JP2011101638A - Substrate for measuring cell migration and method for examining cell migration - Google Patents

Substrate for measuring cell migration and method for examining cell migration Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means for examining cell migration by controlling cells attached to a substrate in a specific region and making them migrate. <P>SOLUTION: The substrate for cell culture includes a substrate having a conductive region and an insulating region, a cell-adhesive region and a cell adhesion inhibitory region formed on the conductive region and the insulating region, respectively, in which the cell-adhesive region and the cell adhesion inhibitory region are adjacent in the conductive region and the cell-adhesive region and the cell adhesion inhibitory region are adjacent on the insulating region. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、細胞培養用基板および該細胞培養用基板を用いた細胞遊走試験法に関する。   The present invention relates to a cell culture substrate and a cell migration test method using the cell culture substrate.

現在、様々な動物や植物の細胞培養が行われており、また、新たな細胞の培養法が開発されている。細胞培養の技術は、細胞の生化学的現象や性質の解明、有用な物質の生産などの目的で利用されている。さらに、培養細胞を用いて、人工的に合成された薬剤の生理活性や毒性を調べる試みがなされている。   Currently, various animal and plant cell cultures are being performed, and new cell culture methods have been developed. Cell culture techniques are used for the purpose of elucidating biochemical phenomena and properties of cells and producing useful substances. In addition, attempts have been made to examine the physiological activity and toxicity of artificially synthesized drugs using cultured cells.

一部の細胞(特に多くの動物細胞)は、何かに接着して生育する接着依存性を有しており、生体外の浮遊状態では長期間生存することができない。このような接着依存性を有した細胞の培養には、細胞が接着するための担体が必要であり、一般的には、コラーゲンやフィブロネクチンなどの細胞接着性タンパク質を均一に塗布したプラスチック製の培養皿が用いられている。これらの細胞接着性タンパク質は、培養細胞に作用し、細胞の接着を容易にし、細胞の形態に影響を与えることが知られている。   Some cells (particularly many animal cells) have an adhesion dependency that grows by adhering to something, and cannot survive for a long time in a floating state in vitro. In order to culture such cells having adhesion dependency, a carrier for cell adhesion is required, and generally, a plastic culture in which cell adhesion proteins such as collagen and fibronectin are uniformly applied. A dish is used. These cell adhesion proteins are known to act on cultured cells, facilitate cell adhesion, and affect cell morphology.

一方、細胞の遊走は免疫応答や受精後の胚形態形成、組織修復および再生などの様々な段階に関与している。また、癌やアテローム動脈硬化症、関節炎などの疾患の進行においても極めて重要な役割を持つ。具体的には、血管内皮を通しての細胞の遊走は、炎症、アテローム性動脈硬化症、癌の転移といった状態の病態生理における重要な現象である。そのため、インビトロでの細胞遊走を測定する方法は、長年に渡って開発されてきた。   On the other hand, cell migration is involved in various stages such as immune response, embryo morphogenesis after fertilization, tissue repair and regeneration. In addition, it plays an extremely important role in the progression of diseases such as cancer, atherosclerosis and arthritis. Specifically, cell migration through the vascular endothelium is an important phenomenon in the pathophysiology of conditions such as inflammation, atherosclerosis, and cancer metastasis. Therefore, methods for measuring cell migration in vitro have been developed for many years.

細胞遊走アッセイに関してすでに市販されている装置としては、古典的なボイデンチャンバ、細胞培養インサート、FluoroBlock(登録商標)(BD Biosciences)、Cell Motility HitKit(登録商標)(Cellomics)がある。しかし、こうした装置では、接着した細胞の遊走方向を制御して、定量的に細胞遊走をアッセイすることは困難である。   Devices already on the market for cell migration assays include the classic Boyden chamber, cell culture insert, FluoroBlock® (BD Biosciences), and Cell Mobility HitKit® (Cellomics). However, with such a device, it is difficult to quantitatively assay cell migration by controlling the migration direction of attached cells.

非特許文献1には、パターニングされていない全面が導電性の基板上で、電圧の印加により、細胞の接着および非接着を制御する技術が記載されている。しかし、この基板では、電圧の印加により基板上の全面の性質が変化してしまうため、基板上に細胞を接着させた後、特定の領域のみを細胞接着性に改変させて、その領域にのみ細胞を制御させて遊走させることはできない。   Non-Patent Document 1 describes a technique for controlling cell adhesion and non-adhesion by applying a voltage on a conductive substrate whose entire surface is not patterned. However, with this substrate, the properties of the entire surface of the substrate change due to the application of voltage, so after attaching cells on the substrate, only a specific region is changed to cell adhesion, and only in that region. Cells cannot be controlled to migrate.

非特許文献2には、導電性領域と絶縁性領域を有する基材に細胞接着阻害性の膜を形成し、特定の導電性領域に電圧を印加することにより細胞接着阻害性の膜を細胞接着性に改変させて、その領域にのみ細胞を接着させて培養する方法が記載されている。しかし、非特許文献2の基板の導電性領域上においては、細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域が隣り合っていない。従って、細胞接着性に改変した領域に細胞を接着させた後、別の導電性領域に電圧を印加して細胞接着性に改変させても、すでに接着した細胞を隣り合っていない別の領域に遊走させてアッセイすることはできない。   Non-Patent Document 2 discloses that a cell adhesion-inhibiting film is formed on a substrate having a conductive region and an insulating region, and the cell adhesion-inhibiting film is attached to the cell by applying a voltage to a specific conductive region. A method is described in which the cells are cultured in such a manner that the cells are adhered to only the region after being modified to sex. However, the cell adhesive region and the cell adhesion inhibitory region are not adjacent to each other on the conductive region of the substrate of Non-Patent Document 2. Therefore, even if a cell is adhered to a region modified to cell adhesion and then applied to another conductive region by applying a voltage to the cell adhesion, the already adhered cells are moved to another region that is not adjacent. It cannot be assayed by migration.

Jiang X,Ferrigno R,Mrksich M,Whitesides GM.2003.Electrochemical desorption of self−assembled monolayers noninvasively releases patterned cells from geometrical confinements.J.Am.Chem.Soc.125:2366−7Jiang X, Ferrigno R, Mrksich M, Whitesides GM. 2003. Electrochemical deformation of self-assembled monolayers non-invasively released patterns cell-related confinements. J. et al. Am. Chem. Soc. 125: 2366-7 Sunny S.Shah,Ji Youn Lee,Stanislav Verkhoturov,Nazgul Tuleuova,Emile A.Schweikert,Erlan Ramanculov,and Alexander Revzin.2008.Exercising Spatiotemporal Control of Cell Attachment with Optically Transparent Microelectrodes. Langmuir 24:6837−6844.Sunny S. Shah, Ji Youn Lee, Stanislav Verkhotrov, Nazgul Tuleuova, Emile A. Schweikert, Erlan Ramanculov, and Alexander Revzin. 2008. Exercising Spatial temporal Control of Cell Attachment with Optically Transparent Microelectrodes. Langmuir 24: 6837-6844.

本発明は、基板上に接着した細胞を特定の領域に制御して遊走させることにより細胞遊走を試験するための手段を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a means for testing cell migration by causing cells adhered on a substrate to migrate to a specific region.

本発明者らは、細胞接着阻害性の膜をパターン状に細胞接着性に改変させる2種類の異なる手段を採用することにより、細胞接着性領域と隣り合った領域に細胞接着阻害性領域を形成し、さらにその細胞接着阻害性領域を細胞接着性領域に改変させることが可能であり、それにより細胞を特定の領域に制御して遊走させることが可能になることを見出した。   The present inventors have formed a cell adhesion-inhibiting region in a region adjacent to the cell adhesive region by adopting two different types of means for modifying the cell adhesion-inhibiting membrane into a pattern-like shape. Furthermore, the present inventors have found that the cell adhesion-inhibiting region can be changed to a cell adhesion region, thereby allowing cells to be controlled and migrated to a specific region.

すなわち、本発明は以下の発明を包含する。
(1)導電性領域と絶縁性領域とを有する基材、ならびに該導電性領域上に形成された細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域、および該絶縁性領域上に形成された細胞接着阻害性領域を備える細胞培養用基板であって、導電性領域上において細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とが隣り合っている、前記細胞培養用基板。
(2)導電性領域と絶縁性領域とを有する基材、ならびに該導電性領域上および該絶縁性領域上にそれぞれ形成された細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とを備える細胞培養用基板であって、導電性領域上において細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とが隣り合っており、絶縁性領域上において細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とが隣り合っている、(1)記載の細胞培養用基板。
(3)導電性領域上の細胞接着阻害性領域が、導電性領域への電圧印加によって細胞接着性に改変可能である、(1)または(2)記載の細胞培養用基板。
(4)細胞接着性領域が、炭素酸素結合を有する有機化合物を含む細胞接着阻害性の親水性膜に酸化処理および/または分解処理を施して細胞接着性とした領域であり、細胞接着阻害性領域が、炭素酸素結合を有する有機化合物を含む親水性膜で形成されている、(1)〜(3)のいずれかに記載の細胞培養用基板。
(5)導電性領域が、複数の櫛歯部と各櫛歯部を支持する基部とからなる櫛形にパターニングされている、(1)〜(4)のいずれかに記載の細胞培養用基板。
(6)細胞接着阻害性領域が櫛歯部に直交する細長形状の領域となるようパターニングされている、(5)記載の細胞培養用基板。
(7)導電性領域が形成する櫛歯部の幅が0.1〜500μmである、(5)または(6)記載の細胞培養用基板。
(8)導電性領域が形成する櫛歯部間の間隔が10〜1000μmである、(5)〜(7)のいずれかに記載の細胞培養用基板。
(9)炭素酸素結合を有する有機化合物がアルキレングリコールオリゴマーである、(4)記載の細胞培養用基板。
(10)導電性領域が、基材表面に酸化インジウム錫の膜が存在する領域である、(1)〜(9)のいずれかに記載の細胞培養用基板。
That is, the present invention includes the following inventions.
(1) Substrate having a conductive region and an insulating region, a cell adhesion region and a cell adhesion inhibitory region formed on the conductive region, and a cell adhesion inhibitor formed on the insulating region A cell culture substrate comprising a cell region, wherein the cell adhesive region and the cell adhesion inhibitory region are adjacent to each other on the conductive region.
(2) A substrate for cell culture comprising a base material having a conductive region and an insulating region, and a cell adhesive region and a cell adhesion inhibitory region formed on the conductive region and the insulating region, respectively. The cell adhesive region and the cell adhesion inhibitory region are adjacent to each other on the conductive region, and the cell adhesive region and the cell adhesion inhibitory region are adjacent to each other on the insulating region (1 ) The substrate for cell culture according to the above.
(3) The cell culture substrate according to (1) or (2), wherein the cell adhesion-inhibiting region on the conductive region can be altered to cell adhesion by applying a voltage to the conductive region.
(4) The cell adhesion region is a cell adhesion inhibitory region obtained by subjecting a cell adhesion inhibitory hydrophilic membrane containing an organic compound having a carbon-oxygen bond to oxidation treatment and / or degradation treatment to make it cell adhesive. The cell culture substrate according to any one of (1) to (3), wherein the region is formed of a hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond.
(5) The cell culture substrate according to any one of (1) to (4), wherein the conductive region is patterned into a comb shape comprising a plurality of comb teeth and a base that supports each comb.
(6) The cell culture substrate according to (5), wherein the cell adhesion-inhibiting region is patterned so as to be an elongated region perpendicular to the comb tooth portion.
(7) The cell culture substrate according to (5) or (6), wherein the width of the comb teeth formed by the conductive region is 0.1 to 500 μm.
(8) The cell culture substrate according to any one of (5) to (7), wherein an interval between comb teeth formed by the conductive region is 10 to 1000 μm.
(9) The cell culture substrate according to (4), wherein the organic compound having a carbon-oxygen bond is an alkylene glycol oligomer.
(10) The cell culture substrate according to any one of (1) to (9), wherein the conductive region is a region where a film of indium tin oxide is present on the surface of the base material.

(11)細胞遊走を試験する方法であって、
(i)(1)〜(10)のいずれかに記載の細胞培養用基板に細胞を播種し、細胞接着性領域に細胞を接着させる工程、
(ii)導電性領域に電圧を印加することによって導電性領域上の細胞接着阻害性領域を細胞接着性領域に改変させる工程、および
(iii)導電性領域上の細胞接着性領域に接着している細胞の、工程(ii)で細胞接着性領域に改変した領域への移動を観察する工程
を含む、前記方法。
(12)導電性領域と絶縁性領域を有する基材の全面に、炭素酸素結合を有する有機化合物を含む細胞接着阻害性の親水性膜を形成する工程、および
導電性領域上において細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とが隣り合うように、親水膜をパターン状に酸化処理および/または分解処理して細胞接着性に改変させる工程、
を含む、細胞培養用基材の製造方法。
(13)導電性領域が線状導電性領域を含み、
線状導電性領域の長さ方向に沿う両側には絶縁性領域が配置されており、
線状導電性領域の、1つ又は長さ方向位置が異なる2つ以上の位置に、線状導電性領域の各位置における部分を全部又は一部に含むように細胞接着性領域が形成されており、
前記線状導電性領域の各位置における部分が前記細胞接着性領域の一部である場合には、該細胞接着性領域には、該部分に隣接する絶縁性領域の部分が更に含まれ、
線状導電性領域、及び、線状導電性領域の長さ方向に沿う両側に配置される絶縁性領域のうち前記細胞接着性領域に含まれない部分は、細胞接着阻害性領域であり、
各細胞接着性領域の、線状導電性領域長さ方向の寸法を細胞接着性領域の長さ、該長さ方向に直交する方向の寸法を細胞接着性領域の幅と定義したとき、各細胞接着性領域の長さ及び幅が、それぞれ独立に、1〜500μmであり、
線状導電性領域のうち、細胞接着性領域に含まれない部分の線幅が0.1〜10μmであり、且つ、該線幅は、該部分と接続される細胞接着性領域の幅よりも小さい、
(1)〜(10)のいずれかに記載の細胞培養用基板。
(14)導電性領域の細胞接着阻害性領域が、導電性領域への電圧印加によって細胞接着性に改変可能である、(13)記載の細胞培養用基板。
(15)線状導電性領域の、長さ方向位置が異なる2つ以上の位置に、細胞接着性領域が形成されている、(14)記載の細胞培養用基板。
(16)細胞を試験する方法であって、
(i)(14)記載の細胞培養用基板に細胞を播種し、細胞接着性領域に細胞を接着させる工程、
(ii)線状導電性領域に電圧を印加することによって線状導電性領域の細胞接着阻害性領域を細胞接着性領域に改変させる工程、および
(iii)細胞接着性領域に接着している細胞を観察する工程
を含む、前記方法。
(17)回路状の細胞構築物を形成する方法であって、
(i)(15)記載の細胞培養用基板に細胞を播種し、細胞接着性領域に細胞を接着させる工程、
(ii)線状導電性領域に電圧を印加することによって線状導電性領域の細胞接着阻害性領域を細胞接着性領域に改変させる工程、および
(iii)細胞を培養することによって、細胞接着性領域に接着している細胞に形態変化を生じさせ、工程(ii)で細胞接着性領域に改変した線状導電性領域を介して隣接する細胞間に該領域に沿った連絡部を形成させる工程
を含む、前記方法。
(18)工程(i)において、細胞接着性領域1つ当たり細胞を1つ接着させる(16)又は(17)記載の方法。
(11) A method for testing cell migration,
(I) a step of seeding cells on the cell culture substrate according to any one of (1) to (10), and attaching the cells to the cell adhesion region;
(Ii) changing the cell adhesion-inhibiting region on the conductive region into a cell adhesive region by applying a voltage to the conductive region; and (iii) adhering to the cell adhesive region on the conductive region. And observing the movement of the cells to the region modified to the cell adhesion region in step (ii).
(12) a step of forming a cell adhesion-inhibiting hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond on the entire surface of a substrate having a conductive region and an insulating region; and a cell adhesive region on the conductive region A step of modifying the hydrophilic film into a cell adhesion property by oxidizing and / or decomposing the hydrophilic film in a pattern so that the cell adhesion inhibiting region and the cell adhesion inhibiting region are adjacent to each other,
The manufacturing method of the base material for cell cultures containing this.
(13) The conductive region includes a linear conductive region,
Insulating regions are arranged on both sides along the length direction of the linear conductive region,
A cell adhesive region is formed so as to include all or a part of each position of the linear conductive region at one or two or more positions of the linear conductive region at different positions in the length direction. And
When the portion at each position of the linear conductive region is a part of the cell adhesive region, the cell adhesive region further includes a portion of an insulating region adjacent to the portion,
The part not included in the cell adhesive region of the linear conductive region and the insulating region disposed on both sides along the length direction of the linear conductive region is a cell adhesion inhibitory region,
When the dimension of each cell adhesive region in the linear conductive region length direction is defined as the length of the cell adhesive region, and the dimension perpendicular to the length direction is defined as the width of the cell adhesive region, each cell The length and width of the adhesive region are each independently 1 to 500 μm,
Of the linear conductive region, the line width of the portion not included in the cell adhesive region is 0.1 to 10 μm, and the line width is larger than the width of the cell adhesive region connected to the portion. small,
The substrate for cell culture according to any one of (1) to (10).
(14) The cell culture substrate according to (13), wherein the cell adhesion-inhibiting region of the conductive region can be altered to cell adhesion by applying a voltage to the conductive region.
(15) The cell culture substrate according to (14), wherein cell adhesion regions are formed at two or more positions of the linear conductive regions at different positions in the length direction.
(16) A method for testing cells,
(I) a step of seeding cells on the cell culture substrate according to (14), and attaching the cells to the cell adhesion region;
(Ii) a step of changing a cell adhesion-inhibiting region of the linear conductive region to a cell adhesive region by applying a voltage to the linear conductive region; and (iii) a cell adhered to the cell adhesive region. Observing the method.
(17) A method of forming a circuit-like cell construct,
(I) a step of seeding cells on the cell culture substrate according to (15) and attaching the cells to the cell adhesion region;
(Ii) a step of modifying the cell adhesion-inhibiting region of the linear conductive region into a cell adhesive region by applying a voltage to the linear conductive region; and (iii) cell adhesion by culturing the cell. A step of causing a morphological change in cells adhering to a region and forming a connecting portion along the region between adjacent cells via the linear conductive region modified into the cell adhesive region in step (ii) Said method.
(18) The method according to (16) or (17), wherein in the step (i), one cell is adhered per cell adhesion region.

本発明により、担体に接着して移動する細胞の細胞遊走を簡便にアッセイできるシステムが提供され、創薬産業でのスクリーニングに用いることができる。   According to the present invention, a system capable of simply assaying cell migration of cells that migrate while adhering to a carrier is provided and can be used for screening in the drug discovery industry.

本発明の一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of this invention. 実施例において細胞遊走試験を実施した結果を示す写真である。It is a photograph which shows the result of having implemented the cell migration test in the Example. 本発明の細胞培養用基板の一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the substrate for cell cultures of this invention. 図3に示す細胞培養用基板を用いて細胞の一部に形態変化を生じさせる工程を示す図である。It is a figure which shows the process of producing a morphological change in a part of cell using the substrate for cell culture shown in FIG. 図3に示す細胞培養用基板のより具体的な形態を示す図である。It is a figure which shows the more concrete form of the substrate for cell culture shown in FIG. 本発明の細胞培養用基板の一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the substrate for cell cultures of this invention. 本発明の細胞培養用基板の一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the substrate for cell cultures of this invention.

本発明の細胞培養用基板は、導電性領域(導電部)と絶縁性領域(絶縁部)とを有する基材、ならびに該導電性領域(導電部)上に形成された細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域、および該絶縁性領域(絶縁部)上に形成された細胞接着阻害性領域を備える細胞培養用基板であって、導電性領域(導電部)上において細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とが隣り合っている、ことを特徴とする。本発明の細胞培養用基板においては、細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とがパターン化されて配置されていることが好ましい。また、絶縁性領域(絶縁部)上に細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域が形成されており、絶縁性領域(絶縁部)上において細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とが隣り合っていることが好ましい場合もある。   The substrate for cell culture of the present invention includes a base material having a conductive region (conductive portion) and an insulating region (insulating portion), and a cell adhesive region and a cell formed on the conductive region (conductive portion). A cell culture substrate comprising an adhesion-inhibiting region and a cell-adhesion-inhibiting region formed on the insulating region (insulating part), the cell-adhering region and the cell adhesion on the conductive region (conducting part) It is characterized in that the inhibitory region is adjacent. In the cell culture substrate of the present invention, it is preferable that the cell adhesion region and the cell adhesion inhibition region are arranged in a pattern. In addition, a cell adhesive region and a cell adhesion inhibitory region are formed on the insulating region (insulating part), and the cell adhesive region and the cell adhesion inhibitory region are adjacent to each other on the insulating region (insulating part). In some cases, it is preferable.

本発明において細胞接着性とは、細胞が接着すること、または細胞が接着しやすいことを意味する。細胞接着阻害性とは、細胞が接着しにくいことまたは細胞が接着しないことを意味する。従って、細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とがパターン化された基板上に細胞を播くと、細胞接着性領域には細胞が接着するが、細胞接着阻害性領域には細胞が接着しないため、基板表面には細胞がパターン状に配列されることになる。   In the present invention, cell adhesion means that cells adhere or cells adhere easily. Cell adhesion inhibitory means that cells are difficult to adhere or cells do not adhere. Therefore, when cells are seeded on a substrate on which a cell adhesion region and a cell adhesion inhibition region are patterned, cells adhere to the cell adhesion region, but cells do not adhere to the cell adhesion inhibition region. The cells are arranged in a pattern on the substrate surface.

細胞接着性は、接着しようとする細胞によって異なる場合もあるため、細胞接着性とは、ある種の細胞に対して細胞接着性であることを意味する。従って、細胞培養用基板上には、複数種の細胞に対する複数の細胞接着性領域が存在する場合、すなわち細胞接着性が異なる細胞接着性領域が2水準以上存在する場合もある。   Since cell adhesion may vary depending on the cells to be adhered, cell adhesion means cell adhesion to certain types of cells. Therefore, on the cell culture substrate, there may be a plurality of cell adhesion regions for a plurality of types of cells, that is, there may be two or more levels of cell adhesion regions having different cell adhesion properties.

本発明の細胞培養用基板における、細胞接着性領域および細胞接着阻害性領域の構造としては、例えば、以下の2つの形態が挙げられる。   Examples of the structure of the cell adhesion region and the cell adhesion inhibition region in the cell culture substrate of the present invention include the following two forms.

第一の形態は、細胞接着性領域が、炭素酸素結合を有する有機化合物を含む細胞接着阻害性の親水性膜に酸化処理および/または分解処理を施して細胞接着性とした領域である形態である。この形態では、基材の表面全体に炭素酸素結合を有する有機化合物を含む細胞接着阻害性の親水性膜を形成し、次いで、細胞の接着が望まれる領域に対して酸化処理および/または分解処理を施すことにより当該領域に細胞接着性を付与して細胞接着性領域に改変する。前記処理を施さない部分は細胞接着阻害性領域である。   The first form is a form in which the cell adhesion region is a cell adhesion region obtained by subjecting a cell adhesion-inhibiting hydrophilic membrane containing an organic compound having a carbon-oxygen bond to oxidation treatment and / or degradation treatment. is there. In this form, a cell adhesion-inhibiting hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond is formed on the entire surface of the substrate, and then an oxidation treatment and / or a degradation treatment are performed on a region where cell adhesion is desired. To give cell adhesion to the region to modify the region. The part not subjected to the treatment is a cell adhesion-inhibiting region.

第二の形態は、細胞接着性領域が、炭素酸素結合を有する有機化合物を低密度で含む親水性膜で形成されている形態である。この形態は、炭素酸素結合を有する有機化合物を高密度で含む親水性膜が細胞接着阻害性を有するのに対して、前記化合物を低密度で含む親水性膜は細胞接着性を有することを利用したものである。基材表面に前記化合物が結合しやすい第一領域と結合しにくい第二領域とを設け、該基材表面に前記化合物の膜を形成すると、第一領域は細胞接着阻害性領域となり、第二領域は細胞接着性領域となる。   In the second form, the cell adhesive region is formed of a hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond at a low density. This form utilizes the fact that a hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond at a high density has cell adhesion inhibitory properties, whereas a hydrophilic film containing the compound at a low density has a cell adhesion property. It is a thing. When a first region where the compound is likely to bind to the substrate surface and a second region where the compound is difficult to bind are provided on the substrate surface, and a film of the compound is formed on the substrate surface, the first region becomes a cell adhesion inhibitory region, The region becomes a cell adhesive region.

さらに、本発明の細胞培養用基板においては、導電性領域上の細胞接着阻害性領域が、導電性領域への電圧印加、好ましくは正電圧の印加によって細胞接着性に改変可能である。電圧の印加によって細胞接着性に改変された領域は、上記のように炭素酸素結合を有する有機化合物を含む細胞接着阻害性の親水性膜に酸化処理および/または分解処理を施して得られる細胞接着性領域とは、詳細な表面性状が異なる場合がある。   Furthermore, in the cell culture substrate of the present invention, the cell adhesion-inhibiting region on the conductive region can be altered to cell adhesion by applying a voltage to the conductive region, preferably applying a positive voltage. As described above, cell adhesion obtained by subjecting a cell adhesion-inhibiting hydrophilic membrane containing an organic compound having a carbon-oxygen bond to oxidation treatment and / or degradation treatment is applied to the region modified to cell adhesion by application of voltage. The surface area may be different from the property region.

(基材)
本発明の細胞培養用基板に用いられる基材としては、導電性領域と絶縁性領域とを形成可能な材料で形成されたものであれば特に制限されない。絶縁性材料からなる基材上に導電性領域を形成することにより、導電性領域と絶縁性領域とを形成することが好ましい。また、その表面に炭素酸素結合を有する有機化合物の被膜を形成することが可能な材料で形成されたものであることが好ましい。具体的には、ガラス、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミナ、サファイア、セラミクス、フォルステライト、感光性ガラス、セラミック、シリコン、エラストマー、プラスチック(例えば、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ABS樹脂、ナイロン、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、メチルペンテン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂)で代表される有機材料を挙げることができる。その形状も限定されず、例えば、平板、平膜、フィルム、多孔質膜等の平坦な形状、シリンダ、スタンプ、マルチウェルプレート、マイクロ流路等の立体的な形状、ならびに表面に凹凸が形成された形状が挙げられる。フィルムを使用する場合、その厚さは特に制限されないが、通常0.1〜1000μm、好ましくは1〜500μm、より好ましくは10〜200μmである。
(Base material)
The base material used for the cell culture substrate of the present invention is not particularly limited as long as it is formed of a material capable of forming a conductive region and an insulating region. It is preferable to form a conductive region and an insulating region by forming a conductive region on a base material made of an insulating material. Moreover, it is preferable that it is formed with the material which can form the film of the organic compound which has a carbon oxygen bond on the surface. Specifically, glass, quartz glass, borosilicate glass, alumina, sapphire, ceramics, forsterite, photosensitive glass, ceramic, silicon, elastomer, plastic (for example, polyester resin, polyethylene resin, polypropylene resin, ABS resin, nylon) , Acrylic materials, fluororesins, polycarbonate resins, polyurethane resins, methylpentene resins, phenol resins, melamine resins, epoxy resins, vinyl chloride resins). The shape is not limited, for example, a flat shape such as a flat plate, a flat membrane, a film, a porous membrane, a three-dimensional shape such as a cylinder, a stamp, a multiwell plate, a microchannel, and irregularities are formed on the surface. Shape. When using a film, the thickness in particular is not restrict | limited, However, Usually, it is 0.1-1000 micrometers, Preferably it is 1-500 micrometers, More preferably, it is 10-200 micrometers.

特に、細胞の大きさよりも小さい1nm〜10μm程度の微細な凹凸が表面に付加された基材を用い、導電性領域や絶縁性領域上の細胞接着性の領域も同様の形状となる場合には、接着した細胞の形状や挙動を制御して、試験を効果的に行うことが可能である。微細な凹凸とは例えば、ラインパターンの場合、深さ1nm〜10μm、ライン凸部の幅1nm〜10μm、ライン凹部の幅1nm〜10μmのことを指す。   In particular, when a substrate having fine irregularities of about 1 nm to 10 μm smaller than the size of the cell is added to the surface, the cell adhesion region on the conductive region or the insulating region also has the same shape. It is possible to effectively test by controlling the shape and behavior of the adhered cells. For example, in the case of a line pattern, the fine unevenness means a depth of 1 nm to 10 μm, a line convex portion width of 1 nm to 10 μm, and a line concave portion width of 1 nm to 10 μm.

絶縁性材料からなる基材上に導電性領域を形成する場合、公知のパターニング技術を利用できる。公知のパターニング技術としては、例えば、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法およびコンタクトプリンティング法などの各種印刷法による方法、各種リソグラフィー法を用いる方法、ならびにインクジェット法による方法、他に微細な溝を彫刻等する立体整形の手法などが挙げられる。具体的には、絶縁性材料からなる基材、例えばガラス基材に、導電性材料、例えば金属膜または金属酸化物膜を成膜し、これをフォトリソグラフィー技術等の公知の技術を用いてパターニングすることにより、導電性領域と絶縁性領域を形成することができる。   When forming a conductive region on a base material made of an insulating material, a known patterning technique can be used. Known patterning techniques include, for example, gravure printing methods, screen printing methods, offset printing methods, flexographic printing methods, contact printing methods and other printing methods, various lithography methods, ink jet methods, and the like. For example, a three-dimensional shaping technique such as engraving a fine groove. Specifically, a conductive material such as a metal film or a metal oxide film is formed on a base material made of an insulating material, such as a glass base material, and is patterned using a known technique such as a photolithography technique. Thus, a conductive region and an insulating region can be formed.

基材上への導電性材料の成膜は、公知の方法で行うことができる。例えば、マイクロ波プラズマCVD(Chemical vapor deposit)法、ECRCVD(Electric cyclotron resonance chemical vapor deposit)法、ICP(Inductive coupled plasma)法、直流スパッタリング法、ECR(Electric cyclotron resonance)、スパッタリング法、イオン化蒸着法、アーク式蒸着法、レーザー蒸着法、EB(Electron beam)蒸着法、抵抗加熱蒸着法などが挙げられる。成膜は、塗布により実施してもよい。スピンコートや各種の印刷方式も使用できる。   Film formation of the conductive material on the substrate can be performed by a known method. For example, microwave plasma CVD (Chemical vapor deposition) method, ECRCVD (Electrical cyclotron resonance) method, ICP (Inductive coupled plasma) method, direct current sputtering method, ICP (Inductive coupled plasma method) Examples thereof include an arc type vapor deposition method, a laser vapor deposition method, an EB (Electron beam) vapor deposition method, and a resistance heating vapor deposition method. The film formation may be performed by coating. Spin coating and various printing methods can also be used.

導電性領域を構成する導電性材料の膜として、金属膜または金属酸化物膜、金属微粒子や金属ナノファイバーが絶縁体に分散された膜、導電性の有機材料からなる膜などが挙げられる。金属酸化物としては、ITO(酸化インジウム錫)、IZO(酸化インジウム亜鉛)などが挙げられ、金属微粒子としては、銀、金、銅などの微粒子、金属ナノファイバーとしてはカーボンナノチューブ、導電性の有機材料としては、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)などが挙げられる。   Examples of the conductive material film forming the conductive region include a metal film or a metal oxide film, a film in which metal fine particles or metal nanofibers are dispersed in an insulator, and a film made of a conductive organic material. Examples of the metal oxide include ITO (indium tin oxide) and IZO (indium zinc oxide). Examples of the metal fine particles include fine particles such as silver, gold, and copper. Examples of the metal nanofibers include carbon nanotubes. Examples of the material include polyethylene dioxythiophene (PEDOT).

導電性材料の膜としては特に制限されないが、透明な膜であることが好ましく、例えば、ITO膜、IZO膜、導電性高分子のポリエチレンジオキシチオフェン膜などが挙げられる。また、電圧印加後も透明な膜であることが好ましい。本発明においては、ITO膜をスパッタリング法により成膜して、その後パターニングすることにより、導電性領域を形成することが好ましい。透明な膜は、細胞の観察において有利である。   Although it does not restrict | limit especially as a film | membrane of an electroconductive material, It is preferable that it is a transparent film | membrane, for example, an ITO film | membrane, an IZO film | membrane, the polyethylenedioxythiophene film | membrane of a conductive polymer, etc. are mentioned. Further, it is preferable that the film is transparent even after voltage application. In the present invention, it is preferable to form the conductive region by forming an ITO film by sputtering and then patterning. A transparent membrane is advantageous in observing cells.

導電性材料の膜の厚さは、通常、単分子膜〜100μm程度であり、好ましくは2nm〜1μm、より好ましくは5nm〜500nmである。   The thickness of the conductive material film is usually about a monomolecular film to about 100 μm, preferably 2 nm to 1 μm, more preferably 5 nm to 500 nm.

導電性領域は、複数の櫛歯部と各櫛歯部を支持する基部とからなる櫛形にパターニングされていることが好ましい。その場合、導電性領域が形成する櫛歯部の幅(基部から櫛歯部が延びる方向(櫛歯部の長さ方向)と直交する側の幅、図1(1)のx)は、好ましくは0.1〜500μmであり、細胞遊走を観察するためには、好ましくは5〜500μm、より好ましくは10〜200μmである。櫛歯部の幅が狭すぎると、櫛歯部の長さ方向の電気抵抗が高くなり、一定の電圧をかけた際に櫛歯部の長さ方向に電圧降下が生じやすく、電位の制御が困難になる。電圧降下の程度は、用いる導電性材料の導電率により変わるため、櫛歯部の幅の下限も導電性材料の導電率に応じて適宜決められるが、一般的には5μm以上が好ましい。基材上の導電性領域の幅を5μm以下のように狭くする場合には、基板上に幅の広い電極を設け、該電極の表面の一部を絶縁膜で被覆し、5μm以下の所望の幅の領域だけを露出させて、該領域を導電性領域とすることにより、抵抗値が高く電圧降下を起こす問題を解決することができる。また、櫛歯部の幅が測定対象の細胞の大きさよりも狭いと、櫛歯部上に細胞が接着しにくくなる。従って、細胞遊走を観察する際の櫛歯部の幅は、測定対象の細胞の大きさによって適宜決められるが、一般的には10μm以上が好ましい。櫛歯部の幅が広いと、顕微鏡で観察する際に視野に入る櫛歯の本数が少なくなり、統計的な処理をする際に不利になる。一般的には、顕微鏡の視野は数mm以下であるため、視野内に少なくとも1本の櫛歯部が入るためには、櫛歯部の幅は500μm以下が好ましい。また、櫛歯部の幅が適度に狭いと、測定対象の細胞の遊走方向が制限されるため、一定時間経過後の遊走距離が長くなり測定に有利になる効果もある。櫛歯部間の間隔は、好ましくは10〜1000μm、より好ましくは50〜500μmである。櫛歯部間の間隔が狭すぎると、櫛歯部間の絶縁性領域上の細胞接着阻害性領域を乗り越えて、隣り合った櫛歯部間で細胞が遊走しやすくなるため、細胞の遊走方向を制限しにくくなる。従って、一般的には10μm以上、より好ましくは50μm以上の櫛歯部間の間隔だと好ましい。櫛歯部間の間隔が広すぎると、顕微鏡で観察する際に視野に入る櫛歯の本数が少なくなり、統計的な処理をする際に不利になる。一般的には、顕微鏡の視野は数mm以下であるため、櫛歯部の幅は1000μm以下が好ましい。櫛歯部と櫛歯部が互いにかみあった2つの櫛形のパターンが特に好ましい。そのようなパターンは、細胞遊走試験において電圧を印加した場合に、電流が効果的に流れるため好ましい。   The conductive region is preferably patterned into a comb shape including a plurality of comb-tooth portions and a base portion supporting each comb-tooth portion. In that case, the width of the comb teeth formed by the conductive region (the width on the side orthogonal to the direction in which the comb teeth extend from the base (the length direction of the comb teeth), x in FIG. 1 (1)) is preferably Is 0.1 to 500 μm, and preferably 5 to 500 μm, more preferably 10 to 200 μm for observing cell migration. If the width of the comb teeth portion is too narrow, the electric resistance in the length direction of the comb teeth portion will increase, and when a constant voltage is applied, a voltage drop tends to occur in the length direction of the comb teeth portion, and the potential control is possible. It becomes difficult. Since the degree of the voltage drop varies depending on the conductivity of the conductive material to be used, the lower limit of the width of the comb tooth portion is appropriately determined according to the conductivity of the conductive material, but is generally preferably 5 μm or more. When the width of the conductive region on the base material is narrowed to 5 μm or less, a wide electrode is provided on the substrate, a part of the surface of the electrode is covered with an insulating film, and a desired thickness of 5 μm or less is provided. By exposing only the width region and making the region a conductive region, it is possible to solve the problem of a high resistance value and a voltage drop. In addition, when the width of the comb tooth portion is narrower than the size of the cell to be measured, it becomes difficult for the cells to adhere to the comb tooth portion. Accordingly, the width of the comb tooth portion when observing cell migration is appropriately determined depending on the size of the cell to be measured, but is generally preferably 10 μm or more. When the width of the comb teeth portion is wide, the number of comb teeth entering the field of view when observing with a microscope is reduced, which is disadvantageous for statistical processing. Generally, since the field of view of a microscope is several mm or less, in order for at least one comb tooth part to enter the field of view, the width of the comb tooth part is preferably 500 μm or less. In addition, when the width of the comb-tooth portion is moderately narrow, the migration direction of the cell to be measured is limited, so that the migration distance after a lapse of a certain time is increased, which has an advantageous effect on measurement. The interval between the comb teeth is preferably 10 to 1000 μm, more preferably 50 to 500 μm. If the spacing between the comb teeth is too narrow, the cells will overcome the cell adhesion inhibitory region on the insulating region between the comb teeth and the cells will easily migrate between adjacent comb teeth, so the cell migration direction It becomes difficult to limit. Therefore, it is generally preferable that the distance between the comb teeth is 10 μm or more, more preferably 50 μm or more. If the interval between the comb teeth is too wide, the number of comb teeth entering the field of view when observing with a microscope is reduced, which is disadvantageous for statistical processing. In general, since the field of view of a microscope is several mm or less, the width of the comb teeth is preferably 1000 μm or less. Two comb-shaped patterns in which the comb teeth and the comb teeth are engaged with each other are particularly preferable. Such a pattern is preferable because a current flows effectively when a voltage is applied in the cell migration test.

上記のような導電性領域のパターニングは、具体的には、成膜した金属膜または金属酸化物膜に、レジスト塗布、フォトマスクを介した露光、現像およびエッチングを行って実施することができる。   Specifically, the patterning of the conductive region as described above can be performed by performing resist coating, exposure through a photomask, development, and etching on the formed metal film or metal oxide film.

(細胞接着阻害性領域)
細胞接着阻害性領域は、好ましくは、炭素酸素結合を有する有機化合物により形成される親水性膜により形成される。当該親水性膜は、水溶性や水膨潤性を有する、炭素酸素結合を有する有機化合物を主原料とする薄膜であり、酸化される前は細胞接着阻害性を有し、酸化および/または分解された後は細胞接着性を有しているものであれば特に限定されない。
(Cell adhesion inhibitory area)
The cell adhesion-inhibiting region is preferably formed by a hydrophilic film formed of an organic compound having a carbon-oxygen bond. The hydrophilic film is a thin film mainly composed of an organic compound having a carbon-oxygen bond, which has water solubility and water swellability, and has a cell adhesion inhibitory property before being oxidized and is oxidized and / or decomposed. There is no particular limitation as long as it has cell adhesion.

本発明において炭素酸素結合とは、炭素と酸素との間に形成される結合を意味し、単結合に限らず二重結合であってもよい。炭素酸素結合としてはC−O結合、C(=O)−O結合、C=O結合が挙げられる。   In the present invention, the carbon-oxygen bond means a bond formed between carbon and oxygen, and is not limited to a single bond but may be a double bond. Examples of the carbon-oxygen bond include a C—O bond, a C (═O) —O bond, and a C═O bond.

主原料としては、水溶性高分子、水溶性オリゴマー、水溶性有機化合物、界面活性物質、両親媒性物質等が挙げられ、これらが相互に物理的または化学的に架橋し、基材と物理的または化学的に結合することにより親水性薄膜となる。   Examples of main raw materials include water-soluble polymers, water-soluble oligomers, water-soluble organic compounds, surfactants, amphiphiles, etc., which are physically or chemically cross-linked with each other to form a physical bond with the substrate. Or it becomes a hydrophilic thin film by combining chemically.

具体的な水溶性高分子材料としては、ポリアルキレングリコールおよびその誘導体、ポリアクリル酸およびその誘導体、ポリメタクリル酸およびその誘導体、ポリアクリルアミドおよびその誘導体、ポリビニルアルコールおよびその誘導体、双性イオン型高分子、多糖類、等を挙げることができる。分子形状は、直鎖状、分岐を有するもの、デンドリマー等を挙げることができる。より具体的には、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールの共重合体、例えば、Pluronic F108、Pluronic F127、ポリ(N−イソプロピルアクリルアミド)、ポリ(N−ビニル−2−ピロリドン)、ポリ(2−ヒドロキシエチルメタクリレート)、ポリ(メタクリロイルオキシエチルフォスフォリルコリン)、メタクリロイルオキシエチルフォスフォリルコリンとアクリルモノマーの共重合体、デキストラン、およびヘパリンが挙げられるがこれらには限定されない。   Specific water-soluble polymer materials include polyalkylene glycol and derivatives thereof, polyacrylic acid and derivatives thereof, polymethacrylic acid and derivatives thereof, polyacrylamide and derivatives thereof, polyvinyl alcohol and derivatives thereof, and zwitterionic polymers. , Polysaccharides, and the like. Examples of the molecular shape include a straight chain, a branched one, and a dendrimer. More specifically, polyethylene glycol, a copolymer of polyethylene glycol and polypropylene glycol, such as Pluronic F108, Pluronic F127, poly (N-isopropylacrylamide), poly (N-vinyl-2-pyrrolidone), poly (2- Hydroxyethyl methacrylate), poly (methacryloyloxyethylphosphorylcholine), copolymers of methacryloyloxyethylphosphorylcholine and acrylic monomers, dextran, and heparin, but are not limited thereto.

具体的な水溶性オリゴマー材料や水溶性低分子化合物としては、アルキレングリコールオリゴマーおよびその誘導体、アクリル酸オリゴマーおよびその誘導体、メタクリル酸オリゴマーおよびその誘導体、アクリルアミドオリゴマーおよびその誘導体、酢酸ビニルオリゴマーの鹸化物およびその誘導体、双性イオンモノマーからなるオリゴマーおよびその誘導体、アクリル酸およびその誘導体、メタクリル酸およびその誘導体、アクリルアミドおよびその誘導体、双性イオン化合物、水溶性シランカップリング剤、水溶性チオール化合物等を挙げることができる。より具体的には、エチレングリコールオリゴマー、(N−イソプロピルアクリルアミド)オリゴマー、メタクリロイルオキシエチルフォスフォリルコリンオリゴマー、低分子量デキストラン、低分子量ヘパリン、オリゴエチレングリコールチオール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、2−〔メトキシ(ポリエチレンオキシ)−プロピルトリメトキシシラン、およびトリエチレングリコール−ターミネーティッド−チオールが挙げられるがこれらには限定されない。   Specific water-soluble oligomer materials and water-soluble low molecular weight compounds include alkylene glycol oligomers and derivatives thereof, acrylic acid oligomers and derivatives thereof, methacrylic acid oligomers and derivatives thereof, acrylamide oligomers and derivatives thereof, saponified vinyl acetate oligomers and Derivatives thereof, oligomers composed of zwitterionic monomers and derivatives thereof, acrylic acid and derivatives thereof, methacrylic acid and derivatives thereof, acrylamide and derivatives thereof, zwitterionic compounds, water-soluble silane coupling agents, water-soluble thiol compounds, etc. be able to. More specifically, ethylene glycol oligomer, (N-isopropylacrylamide) oligomer, methacryloyloxyethylphosphorylcholine oligomer, low molecular weight dextran, low molecular weight heparin, oligoethylene glycol thiol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene Glycols, 2- [methoxy (polyethyleneoxy) -propyltrimethoxysilane, and triethylene glycol-terminated-thiols, but are not limited to these.

親水性膜は、処理前は高い細胞接着阻害性を有し、酸化処理および/または分解処理後は細胞接着性を示すものであることが望ましい。   It is desirable that the hydrophilic film has a high cell adhesion inhibitory property before treatment, and exhibits cell adhesion after oxidation treatment and / or degradation treatment.

親水性膜の平均厚さは、0.8nm〜500μmが好ましく、0.8nm〜100μmがより好ましく、1nm〜10μmがより好ましく、1.5nm〜1μmが最も好ましい。平均厚さが0.8nm以上であれば、タンパク質の吸着や細胞の接着において、基板表面の親水性薄膜で覆われていない領域の影響を受けにくいため好ましい。また、平均厚さが500μm以下であればコーティングが比較的容易である。   The average thickness of the hydrophilic film is preferably 0.8 nm to 500 μm, more preferably 0.8 nm to 100 μm, more preferably 1 nm to 10 μm, and most preferably 1.5 nm to 1 μm. If the average thickness is 0.8 nm or more, it is preferable because protein adsorption and cell adhesion are not easily affected by the region not covered with the hydrophilic thin film on the substrate surface. Moreover, if the average thickness is 500 μm or less, coating is relatively easy.

基材表面への親水性膜の形成方法としては、基材へ親水性有機化合物を直接吸着させる方法、基材へ親水性有機化合物を直接コーティングする方法、基材へ親水性有機化合物をコーティングした後に架橋処理を施す方法、基材への密着性を高めるために多段階式に親水性薄膜を形成させる方法、基材との密着性を高めるために基材上に下地層を形成し、次いで親水性有機化合物をコーティングする方法、基板表面に重合開始点を形成し、次いで親水性ポリマーブラシを重合する方法等を挙げることができる。   The hydrophilic film can be formed on the substrate surface by directly adsorbing the hydrophilic organic compound on the substrate, coating the hydrophilic organic compound directly on the substrate, or coating the hydrophilic organic compound on the substrate. A method of performing a crosslinking treatment later, a method of forming a hydrophilic thin film in a multi-stage manner in order to increase the adhesion to the substrate, a base layer is formed on the substrate in order to increase the adhesion to the substrate, Examples thereof include a method of coating a hydrophilic organic compound, a method of forming a polymerization initiation point on the substrate surface, and then polymerizing a hydrophilic polymer brush.

上記成膜方法のうち特に好ましい方法としては、多段階式に親水性薄膜を形成させる方法、ならびに、基材との密着性を高めるために基材上に下地層を形成し、次いで親水性有機化合物をコーティングする方法を挙げることができる。これらの方法を用いると、親水性有機化合物の基材への密着性を高めることが容易だからである。本明細書では「結合層」という用語を用いる。結合層とは、多段階式に親水性有機化合物の薄膜を形成する場合には最表面の親水性薄膜層と基板との間に存在する層を意味し、基材表面に下地層を設け当該下地層の上に親水性薄膜層を形成する場合には当該下地層を意味する。結合層は、結合部分(リンカー)を有する材料を含む層であることが好ましい。リンカーとリンカーに結合させる材料の末端の官能基の組み合わせとしては、エポキシ基と水酸基、フタル酸無水物と水酸基、カルボキシル基とN−ハイドロキシスクシイミド、カルボキシル基とカルボジイミド、アミノ基とグルタルアルデヒド等が挙げられる。それぞれの組み合わせにおいて、いずれがリンカーであってもよい。これらの方法においては、親水性材料によるコーティングを行う前に、基板上にリンカーを有する材料により結合層を形成する。結合層における前記材料の密度は結合力を規定する重要な因子である。前記密度は、結合層の表面における水の接触角を指標として簡便に評価することができる。例えば、エポキシ基を末端に有するシランカップリング剤(エポキシシラン)を例にとると、エポキシシランを付加した基板表面の水接触角が典型的には45°以上、望ましくは47°以上であれば、次に酸触媒存在下エチレングリコール系材料等を付加することによって十分な細胞接着阻害性を有する基板を作ることができる。
なお、本発明において水接触角とは、23℃において測定される水接触角を指す。
Among the above film forming methods, particularly preferable methods include a method of forming a hydrophilic thin film in a multistage manner, and a base layer is formed on the substrate in order to improve adhesion to the substrate, and then a hydrophilic organic Mention may be made of a method of coating a compound. This is because using these methods makes it easy to improve the adhesion of the hydrophilic organic compound to the substrate. In this specification, the term “bonding layer” is used. The bonding layer means a layer existing between the outermost hydrophilic thin film layer and the substrate in the case of forming a hydrophilic organic compound thin film in a multistage manner. When a hydrophilic thin film layer is formed on an underlayer, the underlayer is meant. The binding layer is preferably a layer containing a material having a binding portion (linker). Examples of the combination of the linker and the functional group at the end of the material to be bonded to the linker include epoxy group and hydroxyl group, phthalic anhydride and hydroxyl group, carboxyl group and N-hydroxysuccinimide, carboxyl group and carbodiimide, amino group and glutaraldehyde, etc. Is mentioned. In each combination, any may be a linker. In these methods, before coating with a hydrophilic material, a bonding layer is formed of a material having a linker on a substrate. The density of the material in the bonding layer is an important factor that defines the bonding force. The density can be easily evaluated using the contact angle of water on the surface of the bonding layer as an index. For example, taking a silane coupling agent having an epoxy group at the end (epoxysilane) as an example, the water contact angle of the substrate surface to which epoxysilane is added is typically 45 ° or more, preferably 47 ° or more. Then, a substrate having sufficient cell adhesion inhibitory property can be made by adding an ethylene glycol-based material or the like in the presence of an acid catalyst.
In the present invention, the water contact angle refers to a water contact angle measured at 23 ° C.

(親水性膜の酸化処理および/または分解処理による細胞接着性領域の形成)
本発明では、細胞接着性領域は、炭素酸素結合を有する有機化合物を含む細胞接着阻害性の親水性膜に酸化処理および/または分解処理を施して細胞接着性とした領域により形成される。
(Formation of cell adhesion region by oxidizing and / or decomposing hydrophilic membrane)
In the present invention, the cell adhesion region is formed by a cell adhesion-inhibiting region obtained by subjecting a cell adhesion-inhibiting hydrophilic membrane containing an organic compound having a carbon-oxygen bond to oxidation treatment and / or degradation treatment.

本発明において「酸化」とは狭義の意味であり、有機化合物が酸素と反応して酸素の含有量が反応以前よりも多くなる反応を意味する。   In the present invention, “oxidation” has a narrow meaning, and means a reaction in which an organic compound reacts with oxygen and the content of oxygen is higher than before the reaction.

本発明において「分解」とは有機化合物の結合が切断されて1種の有機化合物から2種以上の有機化合物が生じる変化を指す。「分解処理」としては典型的には、酸化処理による分解、紫外線照射による分解などが挙げられるがこれらには限定されない。「分解処理」が酸化を伴う分解(つまり酸化分解)である場合、「分解処理」と「酸化処理」とは同一の処理を指す。   In the present invention, “decomposition” refers to a change in which a bond of an organic compound is broken to produce two or more organic compounds from one organic compound. “Decomposition treatment” typically includes, but is not limited to, decomposition by oxidation treatment and decomposition by ultraviolet irradiation. When the “decomposition process” is a decomposition accompanied by oxidation (that is, oxidative decomposition), the “decomposition process” and the “oxidation process” indicate the same process.

紫外線照射による分解とは、有機化合物が紫外線を吸収し、励起状態を経て分解することを指す。なお、有機化合物が、酸素を含む分子種(酸素、水など)とともに存在している系中に紫外線を照射すると、紫外線が化合物に吸収されて分解が起こる以外に、該分子種が活性化して有機化合物と反応する場合がある。後者の反応は「酸化」に分類できる。そして活性化された分子種による酸化により有機化合物が分解する反応は、「紫外線照射による分解」ではなく「酸化による分解」に分類できる。   Decomposition by ultraviolet irradiation means that an organic compound absorbs ultraviolet rays and decomposes through an excited state. In addition, when an organic compound is irradiated with ultraviolet rays in a system that contains molecular species containing oxygen (oxygen, water, etc.), the molecular species are activated in addition to being absorbed by the compound and causing decomposition. May react with organic compounds. The latter reaction can be classified as “oxidation”. A reaction in which an organic compound is decomposed by oxidation by an activated molecular species can be classified as “decomposition by oxidation” rather than “decomposition by ultraviolet irradiation”.

以上のように「酸化処理」と「分解処理」は操作としては重複する場合があり、両者を明確に区別することはできない。そこで本明細書では「酸化処理および/または分解処理」という用語を使用する。   As described above, “oxidation treatment” and “decomposition treatment” may overlap as operations, and the two cannot be clearly distinguished. Therefore, in this specification, the term “oxidation treatment and / or decomposition treatment” is used.

酸化処理および/または分解処理の方法としては、親水性膜を紫外線照射処理する方法、光触媒処理する方法、酸化剤で処理する方法などが挙げられる。本発明では、導電性領域上、および好ましくは絶縁性領域上に、細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とをそれぞれ形成することから、親水性膜をパターン状に部分的に酸化処理および/または分解処理する。部分的に酸化処理および/または分解処理する場合は、フォトマスクやステンシルマスク等のマスクを用いたり、スタンプを用いたりするとよい。また、紫外線レーザ等のレーザを用いた方式等の直描方式で酸化処理および/または分解処理を施してもよい。   Examples of the oxidation treatment and / or decomposition treatment include a method of subjecting the hydrophilic film to ultraviolet irradiation treatment, a method of photocatalytic treatment, and a method of treatment with an oxidizing agent. In the present invention, since the cell adhesive region and the cell adhesion inhibitory region are formed on the conductive region, and preferably on the insulating region, respectively, the hydrophilic film is partially oxidized and / or patterned. Or disassemble. In the case of partial oxidation treatment and / or decomposition treatment, a mask such as a photomask or a stencil mask or a stamp may be used. Further, the oxidation treatment and / or the decomposition treatment may be performed by a direct drawing method such as a method using a laser such as an ultraviolet laser.

紫外線照射処理の場合は、波長185nmや254nmの紫外線を出す水銀ランプや波長172nmの紫外線を出すエキシマランプなどのVUV領域からUV−C領域の紫外線を出すランプを光源として用いることが好ましい。光触媒処理する場合は、波長365nm以下の紫外線を出す光源を用いることが好ましく、波長254nm以下の紫外線を出す光源を用いることがより好ましい。光触媒としては、酸化チタン光触媒、金属イオンや金属コロイドで活性化された酸化チタン光触媒を用いるのが好ましい。酸化剤としては、有機酸や無機酸を特に制限なく用いることができるが、高濃度の酸は取り扱いが難しいので、10%以下の濃度に希釈して用いるとよい。最適な紫外線処理時間、光触媒処理時間、酸化剤処理時間は、用いる光源の紫外線強度、光触媒の活性、酸化剤の酸化力や濃度などの諸条件に応じて適宜決定することができる。   In the case of the ultraviolet irradiation treatment, it is preferable to use a lamp that emits ultraviolet rays in the UV-C region from the VUV region, such as a mercury lamp that emits ultraviolet rays having a wavelength of 185 nm or 254 nm or an excimer lamp that emits ultraviolet rays having a wavelength of 172 nm. When the photocatalytic treatment is performed, it is preferable to use a light source that emits ultraviolet light having a wavelength of 365 nm or less, and it is more preferable to use a light source that emits ultraviolet light having a wavelength of 254 nm or less. As the photocatalyst, it is preferable to use a titanium oxide photocatalyst, a titanium oxide photocatalyst activated with a metal ion or a metal colloid. As the oxidizing agent, an organic acid or an inorganic acid can be used without any particular limitation. However, since a high-concentration acid is difficult to handle, it is preferable to dilute it to a concentration of 10% or less. The optimum ultraviolet treatment time, photocatalyst treatment time, and oxidant treatment time can be appropriately determined according to various conditions such as the ultraviolet light intensity of the light source used, the activity of the photocatalyst, the oxidizing power and concentration of the oxidant.

細胞接着性領域は、炭素酸素結合を有する有機化合物を低密度で含む親水性膜により形成されていてもよい。この態様では、細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とは、ともに炭素酸素結合を有する有機化合物を含む親水性膜で形成されている。2つの領域は前記有機化合物の密度が相違する。同密度が高いほど細胞は接着しにくくなる傾向がある。細胞接着性領域では、前記有機化合物の密度が、細胞が接着できる程度に低い。一方、細胞接着阻害性領域では、前記有機化合物の密度が、細胞が接着できない程度に高い。   The cell adhesion region may be formed by a hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond at a low density. In this embodiment, both the cell adhesive region and the cell adhesion inhibitory region are formed of a hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond. The two regions differ in the density of the organic compound. The higher the density, the more difficult the cells adhere. In the cell adhesion region, the density of the organic compound is low enough to allow cells to adhere. On the other hand, in the cell adhesion-inhibiting region, the density of the organic compound is so high that cells cannot adhere.

親水性有機化合物の密度を制御する方法としては、親水性有機化合物の薄膜と基材表面との間に結合層を設け、当該結合層の親水性有機化合物との結合力を調整する方法が挙げられる。ここで「結合層」とは上記で定義した通りであり、上記で説明した好ましい材料から構成され得る。結合層の結合力は、結合層におけるリンカーを有する材料の密度が高いほど強くなり、同密度が低いほど弱くなる。結合層におけるリンカーを有する材料の密度は、上述の通り、結合層の表面における水の接触角を指標として簡便に評価することができる。   Examples of the method for controlling the density of the hydrophilic organic compound include a method in which a bonding layer is provided between the hydrophilic organic compound thin film and the substrate surface, and the bonding force of the bonding layer with the hydrophilic organic compound is adjusted. It is done. Here, the “binding layer” is as defined above, and may be composed of the preferred materials described above. The bonding force of the bonding layer increases as the density of the material having the linker in the bonding layer increases, and decreases as the density decreases. As described above, the density of the material having a linker in the bonding layer can be easily evaluated using the water contact angle on the surface of the bonding layer as an index.

本発明のこの実施形態では、細胞接着性領域の結合層における、リンカーを有する材料の密度は低い。細胞接着性領域における、親水性有機化合物の薄膜を形成する前の結合層の表面の水接触角は、リンカーを有する材料としてエポキシ基を末端に有するシランカップリング剤を使用する場合を例にとると、典型的には、10°〜43°、望ましくは15°〜40°である。このような結合層を形成する方法としては、リンカーを有する材料の被膜(結合層)を基材表面に形成した後、当該結合層の表面を酸化処理および/または分解処理する方法が挙げられる。結合層表面を酸化処理および/または分解処理する方法としては、結合層表面を紫外線照射処理する方法、光触媒処理する方法、酸化剤で処理する方法などが挙げられる。結合層表面の全面を酸化処理および/または分解処理してもよいし、部分的に処理してもよい。部分的な処理は、フォトマスクやステンシルマスク等のマスクを用いたり、スタンプを用いることにより行うことができる。また、紫外線レーザ等のレーザを用いた方式等の直描方式で酸化処理および/または分解処理を施してもよい。諸条件などについても、親水性膜の酸化処理および/または分解処理により細胞接着性領域を形成する方法の場合と同様の条件を適用できる。こうして形成された結合層上に親水性有機化合物の薄膜を形成することにより、細胞接着性領域が形成できる。   In this embodiment of the invention, the density of the material with the linker in the tie layer of the cell adhesion region is low. In the cell adhesion region, the water contact angle of the surface of the bonding layer before forming the hydrophilic organic compound thin film is taken as an example in the case of using a silane coupling agent having an epoxy group as a terminal as a material having a linker. And typically 10 ° to 43 °, desirably 15 ° to 40 °. As a method for forming such a bonding layer, a method of forming a coating (bonding layer) of a material having a linker on the surface of the substrate and then oxidizing and / or decomposing the surface of the bonding layer can be mentioned. Examples of the method for oxidizing and / or decomposing the bonding layer surface include a method of treating the bonding layer surface with ultraviolet irradiation, a method of treating with a photocatalyst, and a method of treating with an oxidizing agent. The entire surface of the bonding layer surface may be oxidized and / or decomposed or partially processed. The partial processing can be performed by using a mask such as a photomask or a stencil mask, or by using a stamp. Further, the oxidation treatment and / or the decomposition treatment may be performed by a direct drawing method such as a method using a laser such as an ultraviolet laser. As for various conditions, the same conditions as in the method of forming a cell adhesive region by oxidizing and / or decomposing a hydrophilic membrane can be applied. A cell adhesion region can be formed by forming a thin film of a hydrophilic organic compound on the binding layer thus formed.

本発明のこの実施形態では、細胞接着阻害性領域の結合層における、リンカーを有する材料の密度は高い。細胞接着阻害性領域における、親水性有機化合物の薄膜を形成する前の結合層の表面の水接触角は、リンカーを有する材料としてエポキシ基を末端に有するシランカップリング剤を使用する場合を例にとると、典型的には45°以上、望ましくは47°以上である。このような結合層は、リンカーを有する材料の被膜を基材表面に形成することにより得られる。結合層表面を部分的に酸化処理および/または分解処理した場合には、処理を受けない残余の部分が前記水接触角を有する結合層となる。こうして形成された結合層上に親水性有機化合物の薄膜を形成することにより、細胞接着阻害性領域が形成できる。   In this embodiment of the present invention, the density of the material having a linker in the binding layer of the cell adhesion-inhibiting region is high. The water contact angle on the surface of the bonding layer before forming a thin film of hydrophilic organic compound in the cell adhesion inhibitory region is an example of using a silane coupling agent having an epoxy group at the end as a material having a linker. When it is taken, it is typically 45 ° or more, desirably 47 ° or more. Such a bonding layer can be obtained by forming a coating of a material having a linker on the substrate surface. When the bonding layer surface is partially oxidized and / or decomposed, the remaining portion not subjected to the treatment becomes the bonding layer having the water contact angle. A cell adhesion-inhibiting region can be formed by forming a hydrophilic organic compound thin film on the binding layer thus formed.

(細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域との比較)
細胞接着性領域(結合層が存在する場合には結合層も含む)の炭素量は、細胞接着阻害性領域(結合層が存在する場合には結合層も含む)の炭素量と比較して低いことが好ましい。具体的には、細胞接着性領域の炭素量が、細胞接着阻害性領域の炭素量に対して20〜99%であることが好ましい。この範囲内に該当することは、親水性膜の厚さ(結合層が存在する場合には結合層の厚さと親水性膜の厚さの合計)が10μm以下の場合に特に好適である。「炭素量(atomic concentration、%)」は下記に定義する通りである。
(Comparison between cell adhesion region and cell adhesion inhibitory region)
The amount of carbon in the cell adhesion region (including the bonding layer when a bonding layer is present) is lower than the amount of carbon in the cell adhesion inhibiting region (including the bonding layer when the bonding layer is present). It is preferable. Specifically, the amount of carbon in the cell adhesion region is preferably 20 to 99% with respect to the amount of carbon in the cell adhesion inhibition region. Corresponding to this range is particularly suitable when the thickness of the hydrophilic film (the total of the thickness of the bonding layer and the hydrophilic film when a bonding layer is present) is 10 μm or less. “Carbon content (atomic concentration,%)” is as defined below.

また、細胞接着性領域(結合層が存在する場合には結合層も含む)における炭素のうちで酸素と結合している炭素の割合(%)の値は、細胞接着阻害性領域(結合層が存在する場合には結合層も含む)における炭素のうちで酸素と結合している炭素の割合(%)の値に対して小さい値であることが好ましい。具体的には、細胞接着性領域における炭素のうちで酸素と結合している炭素の割合(%)の値が、細胞接着阻害性領域における炭素のうちで酸素と結合している炭素の割合(%)の値に対して35〜99%であることが好ましい。この範囲内に該当することは、親水性膜の厚さ(結合層が存在する場合には結合層の厚さと親水性膜の厚さの合計)が10μm以下の場合に特に好適である。「酸素と結合している炭素の割合(atomic concentration、%)」は下記に定義する通りである。   In addition, the value of the ratio (%) of the carbon bonded to oxygen in the cell adhesive region (including the bonded layer when the bonded layer is present) is the cell adhesion inhibitory region (the bonded layer is It is preferable that the value be smaller than the value of the ratio (%) of carbon bonded to oxygen among the carbon in the carbon (including the bonded layer if present). Specifically, the value of the ratio (%) of carbon bonded to oxygen in the cell adhesion region is equal to the ratio of carbon bonded to oxygen among the carbon in the cell adhesion inhibitory region ( %) Is preferably 35 to 99%. Corresponding to this range is particularly suitable when the thickness of the hydrophilic film (the total of the thickness of the bonding layer and the hydrophilic film when a bonding layer is present) is 10 μm or less. “The proportion of carbon bonded to oxygen (atomic concentration,%)” is as defined below.

(親水性薄膜の評価方法)
本発明の親水性薄膜(結合層が存在する場合には結合層も含む)の評価手法としては、接触角測定、エリプソメトリー、原子間力顕微鏡観察、電子顕微鏡観察、オージェ電子分光測定、X線光電子分光測定、各種質量分析法などを用いることができる。これらの手法の中で、最も定量性に優れているのはX線光電子分光測定(XPS/ESCA)である。この測定方法で求められるのは相対的定量値であり、一般的に元素濃度(atomic concentration、%)で算出される。以下、本発明におけるX線光電子分光分析方法を詳細に説明する。
(Evaluation method of hydrophilic thin film)
Evaluation methods for the hydrophilic thin film of the present invention (including a bonding layer when a bonding layer is present) include contact angle measurement, ellipsometry, atomic force microscope observation, electron microscope observation, Auger electron spectroscopy measurement, X-ray measurement Photoelectron spectroscopy, various mass spectrometry, etc. can be used. Among these methods, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS / ESCA) is most excellent in quantification. What is obtained by this measurement method is a relative quantitative value, and is generally calculated by an elemental concentration (atomic concentration,%). Hereinafter, the X-ray photoelectron spectroscopic analysis method in the present invention will be described in detail.

本発明において親水性薄膜の「炭素量」は、「X線光電子分光装置を用いて得られるC1sピークの解析値から求められる炭素量」と定義される。また、本発明において親水性薄膜の「酸素と結合している炭素の割合」は、「X線光電子分光装置を用いて得られるC1sピークの解析値から求められる酸素と結合している炭素の割合」と定義される。具体的な測定は、特開2007−312736に記載されるとおりに実施できる。   In the present invention, the “carbon amount” of the hydrophilic thin film is defined as “the carbon amount obtained from the analytical value of the C1s peak obtained using an X-ray photoelectron spectrometer”. In the present invention, the “ratio of carbon bonded to oxygen” of the hydrophilic thin film is “the ratio of carbon bonded to oxygen determined from the analytical value of the C1s peak obtained using an X-ray photoelectron spectrometer. Is defined. Specific measurement can be performed as described in JP-A-2007-312736.

(パターンの形状)
本発明の細胞培養用基板では、細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とがパターン化されて配置されていることが好ましい。パターンの形状は、二次元のパターンであれば特に制限されず、細胞の種類、形成させる組織等によって選択することができる。例えば、ライン状、ツリー状(樹状)、網目状、格子状、円形、四角形のパターン、円形および四角形等の図形の内部がすべて細胞接着性領域または細胞接着阻害性領域となっているパターンなどを形成することができる。
(Pattern shape)
In the cell culture substrate of the present invention, it is preferable that the cell adhesion region and the cell adhesion inhibition region are arranged in a pattern. The shape of the pattern is not particularly limited as long as it is a two-dimensional pattern, and can be selected depending on the type of cell, the tissue to be formed, and the like. For example, a line shape, a tree shape (dendritic shape), a mesh shape, a lattice shape, a circular shape, a quadrangular pattern, a pattern in which the inside of a graphic shape such as a circular shape and a quadrangular shape is a cell adhesion region or a cell adhesion inhibition region Can be formed.

細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域のパターンは、基材の導電性領域上において細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とが隣り合っており、絶縁性領域上において細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とが隣り合っているように形成される。導電性領域上において細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とが隣り合っていることにより、まず細胞接着性領域に細胞を接着させて培養した後、導電性領域への電圧の印加により細胞接着阻害性領域が細胞接着性領域に改変すると、改変された領域に細胞が遊走できるようになる。したがって、細胞接着性領域に改変される領域をパターンニングにより予め決定して、細胞遊走試験において細胞を遊走させる領域および方向を制御することができる。   The pattern of the cell adhesion region and the cell adhesion inhibition region is such that the cell adhesion region and the cell adhesion inhibition region are adjacent to each other on the conductive region of the substrate, and the cell adhesion region and the cell are separated on the insulation region. It is formed so that the adhesion-inhibiting region is adjacent. Since the cell adhesion region and the cell adhesion inhibitory region are adjacent to each other on the conductive region, the cells are first adhered to the cell adhesion region and cultured, and then the cell adhesion is performed by applying a voltage to the conductive region. When the inhibitory region is changed to the cell adhesion region, cells can migrate to the altered region. Therefore, the region to be altered to the cell adhesion region can be determined in advance by patterning, and the region and direction in which the cells migrate in the cell migration test can be controlled.

例えば、導電性領域が、複数の櫛歯部と各櫛歯部を支持する基部とからなる櫛形にパターニングされている場合、細胞接着阻害性領域が櫛歯部に直交する細長形状、すなわち、導電性領域と絶縁性領域をまたがる細長形状、好ましくはライン形の領域となるようパターニングを行うことにより、櫛歯部に沿った細胞遊走を試験することができる。   For example, when the conductive region is patterned into a comb shape composed of a plurality of comb teeth portions and a base portion supporting each comb tooth portion, the cell adhesion inhibitory region is an elongated shape orthogonal to the comb teeth portions, that is, conductive The cell migration along the comb-tooth portion can be tested by performing patterning so as to form an elongated shape, preferably a line-shaped region, straddling the conductive region and the insulating region.

櫛歯部に直交する細長形状、好ましくはライン形の幅は、櫛歯部が基部から延びる長さより短く、細胞培養できる幅であればよい。ライン形の幅は、通常1μm〜2cm、好ましくは50〜1000μmである。また、細長形状、好ましくはライン形の領域は、櫛歯部とは直交するが、櫛形の基部とは離れた位置、好ましくはできるだけ離れた位置にくるようパターニングする。そうすることにより、細長形状、好ましくはライン形の領域外に接着した細胞が、電圧印加後に細胞接着性に改変される櫛歯部の領域を移動できるからである。   The width of the elongated shape, preferably the line shape, orthogonal to the comb tooth portion may be shorter than the length of the comb tooth portion extending from the base so that cell culture can be performed. The width of the line shape is usually 1 μm to 2 cm, preferably 50 to 1000 μm. Further, the elongated region, preferably the line-shaped region is patterned so as to be orthogonal to the comb-tooth portion but away from the comb-shaped base portion, preferably as far away as possible. By doing so, the cells adhered outside the elongated shape, preferably the line-shaped region, can move in the region of the comb tooth portion that is altered to cell adhesion after application of voltage.

本発明の細胞培養用基板は、上記のように製造することができ、一実施形態においては、導電性領域と絶縁性領域を有する基材の全面に、炭素酸素結合を有する有機化合物を含む細胞接着阻害性の親水性膜を形成する工程、および導電性領域上において細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とが隣り合うように、親水膜をパターン状に酸化処理および/または分解処理して細胞接着性に改変させる工程を含む方法により製造できる。絶縁性領域上においても、細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とが隣り合うように、親水膜をパターン状に酸化処理および/または分解処理して細胞接着性に改変させることが好ましい場合もある。   The cell culture substrate of the present invention can be produced as described above, and in one embodiment, a cell containing an organic compound having a carbon-oxygen bond on the entire surface of a substrate having a conductive region and an insulating region. The step of forming an adhesion-inhibiting hydrophilic film, and the hydrophilic film is subjected to oxidation treatment and / or decomposition treatment in a pattern so that the cell adhesion region and the cell adhesion inhibition region are adjacent to each other on the conductive region. It can be produced by a method comprising a step of modifying to cell adhesion. Even in the insulating region, it may be preferable to modify the hydrophilic film to have cell adhesion by oxidizing and / or decomposing it into a pattern so that the cell adhesion region and the cell adhesion inhibitory region are adjacent to each other. is there.

(細胞)
細胞培養用基板に播種する細胞としては、血球系細胞やリンパ系細胞などの浮遊細胞でもよいし接着性細胞でもよいが、本発明は、接着性を有する細胞に対して好適に使用される。また遊走する性質を有する細胞に対して好適に使用される。そのような細胞としては、例えば、肝がん細胞、グリオーマ細胞、結腸癌細胞、腎がん細胞、膵がん細胞、前立腺がん細胞、大腸がん細胞、乳癌細胞、肺がん細胞、卵巣がん細胞などのがん細胞、肝臓の実質細胞である肝細胞、クッパー細胞、血管内皮細胞や角膜内皮細胞などの内皮細胞、繊維芽細胞、骨芽細胞、砕骨細胞、歯根膜由来細胞、表皮角化細胞などの表皮細胞、気管上皮細胞、消化管上皮細胞、子宮頸部上皮細胞、角膜上皮細胞などの上皮細胞、乳腺細胞、ペリサイト、平滑筋細胞や心筋細胞などの筋細胞、腎細胞、膵ランゲルハンス島細胞、末梢神経細胞や視神経細胞などの神経細胞、軟骨細胞、骨細胞などが挙げられる。これらの細胞は、組織や器官から直接採取した初代細胞でもよく、あるいは、それらを何代か継代させたものでもよい。さらにこれら細胞は、未分化細胞である胚性幹細胞、多分化能を有する間葉系幹細胞などの多能性幹細胞、単分化能を有する血管内皮前駆細胞などの単能性幹細胞、分化が終了した細胞の何れであってもよい。また、細胞は単一種を培養してもよいし二種以上の細胞を共培養してもよい。
(cell)
The cells to be seeded on the cell culture substrate may be floating cells such as blood cells and lymphoid cells, or may be adhesive cells, but the present invention is preferably used for cells having adhesiveness. It is also preferably used for cells having the property of migrating. Examples of such cells include liver cancer cells, glioma cells, colon cancer cells, kidney cancer cells, pancreatic cancer cells, prostate cancer cells, colon cancer cells, breast cancer cells, lung cancer cells, and ovarian cancer. Cancer cells such as cells, liver cells that are liver parenchymal cells, Kupffer cells, endothelial cells such as vascular endothelial cells and corneal endothelial cells, fibroblasts, osteoblasts, osteoclasts, periodontal ligament-derived cells, epidermis angle Epidermal cells such as keratinocytes, tracheal epithelial cells, gastrointestinal epithelial cells, cervical epithelial cells, epithelial cells such as corneal epithelial cells, mammary cells, pericytes, muscle cells such as smooth muscle cells and cardiomyocytes, kidney cells, Examples include pancreatic islets of Langerhans, nerve cells such as peripheral nerve cells and optic nerve cells, chondrocytes, and bone cells. These cells may be primary cells collected directly from tissues or organs, or may be passaged from one generation to another. Furthermore, these cells are undifferentiated embryonic stem cells, pluripotent stem cells such as pluripotent mesenchymal stem cells, unipotent stem cells such as vascular endothelial progenitor cells that have unipotency, and differentiation has ended. Any of cells may be sufficient. In addition, the cells may be cultivated as a single species, or two or more types of cells may be co-cultured.

目的の細胞を含む培養試料は、予め、生体組織を細かくして液体中に分散させる分散処理や、生体組織中の目的の細胞以外の細胞その他細胞破片等の不純物質を除去する分離処理などを行っておくことが好ましい。   The culture sample containing the target cells is preliminarily subjected to a dispersion process in which the biological tissue is finely dispersed in a liquid, a separation process in which impurities other than the target cells in the biological tissue and other cell debris are removed. It is preferable to go.

細胞培養用基板への細胞の播種に先だって、目的とする細胞を含む培養試料を、予め、各種の培養方法で予備培養して、目的とする細胞を増やすことが好ましい。予備培養には、単層培養、コートディシュ培養、ゲル上培養などの通常の培養方法が採用できる。予備培養において、細胞を支持体表面に接着させて培養する方法の一つに、いわゆる単層培養法として既に知られている手段がある。具体的には、例えば、培養容器に培養試料と培養液を収容して一定の環境条件に維持しておくことにより、特定の生細胞のみが、培養容器などの支持体表面に接着した状態で増殖する。使用する装置や処理条件などは、通常の単層培養法などに準じて行う。細胞が接着して増殖する支持体表面の材料として、ポリリシン、ポリエチレンイミン、コラーゲンおよびゼラチン等の細胞の接着や増殖が良好に行われる材料を選択したり、ガラスシャーレ、プラスチックシャーレ、スライドガラス、カバーガラス、プラスチックシートおよびプラスチックフィルム等の支持体表面に、細胞の接着や増殖が良好に行われる化学物質、いわゆる細胞接着因子を塗布しておくことも行われる。   Prior to seeding of the cells on the cell culture substrate, it is preferable to increase the number of target cells by pre-culturing a culture sample containing the target cells in advance by various culture methods. For the preliminary culture, a normal culture method such as monolayer culture, coat dish culture, or on-gel culture can be employed. In the preculture, one of the methods of culturing with cells attached to the surface of the support is already known as a so-called monolayer culture method. Specifically, for example, by storing a culture sample and a culture solution in a culture container and maintaining the environment at a certain level, only specific living cells are adhered to the surface of a support such as a culture container. Multiply. The apparatus to be used, the treatment conditions, etc. are performed according to the usual monolayer culture method. As materials for the surface of the support on which cells adhere and grow, materials such as polylysine, polyethyleneimine, collagen, and gelatin that can adhere and proliferate well can be selected, glass dishes, plastic dishes, slide glasses, covers A so-called cell adhesion factor, which is a chemical substance that favors cell adhesion and proliferation, is also applied to the surface of a support such as glass, plastic sheet and plastic film.

予備培養後に、培養容器中の培養液を除去することで、培養試料中の支持体表面に接着しない塊状や線維状の不純物等の不要成分が除去され、支持体表面に接着した生細胞のみを回収できる。支持体表面に接着した生細胞の回収には、EDTA−トリプシン処理などの手段が適用できる。   After preliminary culture, the culture solution in the culture vessel is removed, so that unnecessary components such as clumps and fibrous impurities that do not adhere to the support surface in the culture sample are removed, and only living cells that adhere to the support surface are removed. Can be recovered. Means such as EDTA-trypsin treatment can be applied to recovering living cells adhered to the support surface.

上記のように予備培養した細胞を、培養液中の細胞培養用基板上に播種する。細胞の播種方法や播種量については特に制限はなく、例えば、朝倉書店発行「日本組織培養学会編組織培養の技術(1999年)」266〜270頁等に記載されている方法が使用できる。細胞を細胞培養用基板上で増殖させる必要がない程度に十分な量で、細胞が単層で接着するように播種することが好ましい。通常、培養液1ml当り10〜10個のオーダーで細胞が含まれるように播種するのが好ましく、また、基板1cm当り10〜10個のオーダーで細胞が含まれるように播種するのが好ましい。具体的には、400mmあたり2×10個程度で播種する。 Cells preliminarily cultured as described above are seeded on a cell culture substrate in a culture solution. The seeding method and the seeding amount of the cell are not particularly limited, and for example, the method described in “A tissue culture technique (1999)” published by Asakura Shoten, pages 266 to 270 can be used. It is preferable to seed the cells so that the cells adhere in a single layer in an amount sufficient to prevent the cells from growing on the cell culture substrate. Usually, it is preferable to seed so that cells are contained in an order of 10 4 to 10 6 per ml of culture medium, and seeding so that cells are contained in an order of 10 4 to 10 6 per 1 cm 2 of the substrate. Is preferred. Specifically, seeding is performed at about 2 × 10 5 per 400 mm 2 .

細胞を播種した細胞培養用基板を培養液中で培養することにより、細胞を細胞接着性領域に接着させることが好ましい。培養液としては、当技術分野で通常用いられる細胞培養用培地であれば特に制限なく用いることができる。例えば、用いる細胞の種類に応じて、MEM培地、BME培地、DME培地、αMEM培地、IMDM培地、ES培地、DM−160培地、Fisher培地、F12培地、WE培地およびRPMI1640培地等、朝倉書店発行「日本組織培養学会編組織培養の技術第三版」581頁に記載されているような基礎培地を用いることができる。さらに、基礎培地に血清(ウシ胎児血清等)、各種増殖因子、抗生物質、アミノ酸などを加えてもよい。また、Gibco無血清培地(インビトロジェン社)等の市販の無血清培地等を用いることができる。   It is preferable to adhere the cells to the cell adhesion region by culturing the cell culture substrate seeded with the cells in a culture solution. Any culture medium can be used without particular limitation as long as it is a cell culture medium usually used in the art. For example, depending on the type of cell used, MEM medium, BME medium, DME medium, αMEM medium, IMDM medium, ES medium, DM-160 medium, Fisher medium, F12 medium, WE medium, RPMI1640 medium, etc. A basal medium as described in "Tissue culture technology third edition" edited by the Japanese Society for Tissue Culture, page 581 can be used. Furthermore, serum (such as fetal bovine serum), various growth factors, antibiotics, amino acids and the like may be added to the basal medium. A commercially available serum-free medium such as Gibco serum-free medium (Invitrogen) can also be used.

細胞を培養する時間は、培養時の細胞操作の有無などに左右されるが、通常6〜96時間、好ましくは12〜72時間である。培養する温度は、通常37℃である。CO細胞培養装置などを利用して、5%程度のCO濃度雰囲気下で培養するのが好ましい。培養した後、細胞培養用基板を洗浄することにより、接着していない細胞が洗い流され、細胞接着性領域にのみ細胞を接着させることができる。 Although the time which culture | cultivates a cell is influenced by the presence or absence of the cell operation at the time of culture | cultivation, it is 6 to 96 hours normally, Preferably it is 12 to 72 hours. The temperature for culturing is usually 37 ° C. It is preferable to culture in a CO 2 concentration atmosphere of about 5% using a CO 2 cell culture device or the like. After culturing, the cell culture substrate is washed to wash away non-adherent cells, and the cells can be adhered only to the cell adhesion region.

(細胞遊走試験)
上記のように、本発明の細胞培養用基板上に細胞を播種して培養し、細胞接着性領域に細胞を接着させた後、導電性領域に電圧を印加して、導電性領域上の細胞接着阻害性領域を細胞接着性領域に改変させ、その後の細胞の移動を観察することにより、細胞遊走を試験することができる。
(Cell migration test)
As described above, after seeding and culturing the cells on the cell culture substrate of the present invention, attaching the cells to the cell adhesive region, applying a voltage to the conductive region, the cells on the conductive region Cell migration can be tested by modifying the adhesion-inhibiting region to a cell-adhesive region and observing subsequent cell migration.

換言すれば、本発明の細胞遊走試験法は、
(i)本発明の細胞培養用基板に細胞を播種し、細胞接着性領域に細胞を接着させる工程、
(ii)導電性領域に電圧を印加することによって導電性領域上の細胞接着阻害性領域を細胞接着性領域に改変させる工程、
(iii)導電性領域上の細胞接着性領域に接着している細胞の、工程(ii)で細胞接着性領域に改変した領域への移動を観察する工程
を含む。
In other words, the cell migration test method of the present invention comprises:
(I) seeding the cells on the cell culture substrate of the present invention, and attaching the cells to the cell adhesive region;
(Ii) a step of changing a cell adhesion-inhibiting region on the conductive region to a cell adhesive region by applying a voltage to the conductive region;
(Iii) observing the movement of the cells adhering to the cell adhesive region on the conductive region to the region modified to the cell adhesive region in step (ii).

(i)の工程においては、細胞を播種した後、細胞培養を行い、細胞接着性領域に細胞を接着させることが好ましく、さらに細胞培養用基板を洗浄することにより、接着していない細胞を洗い流し、細胞接着性領域にのみ細胞を接着させることが好ましい。   In the step (i), it is preferable to perform cell culture after seeding the cells and adhere the cells to the cell adhesive region, and further wash away the cells that have not adhered by washing the cell culture substrate. It is preferable to attach the cells only to the cell adhesive region.

(ii)の工程において、導電性領域に印加する電圧は、正電圧であることが好ましい。正電圧を印加することにより、細胞接着阻害性領域を効果的に細胞接着性領域に改変できるとともに、特に導電性領域がITO膜からなる場合に黒変するのを防止することができ、細胞遊走の観察を良好に実施できる。   In the step (ii), the voltage applied to the conductive region is preferably a positive voltage. By applying a positive voltage, the cell adhesion-inhibiting region can be effectively changed to the cell adhesion region, and in particular, when the conductive region is made of an ITO film, it can be prevented from blackening, and cell migration Can be observed satisfactorily.

印加する電圧は、当業者であれば適宜決定することができるが、通常1〜10V、好ましくは2〜5Vであり、印加する時間は、通常0.5〜60分間、好ましくは1〜10分間である。   The voltage to be applied can be appropriately determined by those skilled in the art, but is usually 1 to 10 V, preferably 2 to 5 V, and the application time is usually 0.5 to 60 minutes, preferably 1 to 10 minutes. It is.

印加する電圧は、電極が接している溶媒の種類や、電極の材質、電極の形状によって、適切な値が変わるが、通常、細胞接着阻害性領域を細胞接着性領域に改変可能な電圧以上で、細胞に悪影響を与えない程度に低い電圧を加えるのがよい。   The voltage to be applied varies depending on the type of solvent in contact with the electrode, the electrode material, and the electrode shape, but it is usually higher than the voltage at which the cell adhesion-inhibiting region can be changed to the cell adhesive region. It is better to apply a voltage that is low enough not to adversely affect the cells.

電圧は、基板平面内の導電性領域間(例えば、ITOとITO間)に印加してもよいし、基板平面内に、Pt等の対抗電極を設けて導電性領域と対向電極の間(例えば、ITOとPt間)に印加してもよい。また、電圧を精密に制御するため、基板平面内にAg/AgCl等の参照電極を設けてもよい。上記の対抗電極や参照電極は、基板平面内でなくてもよい(培養液に電極を浸漬する形態でもよい)。   The voltage may be applied between the conductive regions in the substrate plane (for example, between ITO and ITO), or a counter electrode such as Pt is provided in the substrate plane between the conductive region and the counter electrode (for example, Or between ITO and Pt). In order to precisely control the voltage, a reference electrode such as Ag / AgCl may be provided in the substrate plane. The counter electrode and the reference electrode may not be in the plane of the substrate (the electrode may be immersed in the culture solution).

細胞の移動の観察には、細胞が移動する速度の計測、ならびに遊走方向、遊走時の細胞形態、および周囲の細胞同士のコネクションなどの観察が含まれる。細胞が移動する速度の計測は、パターン、例えば櫛歯部のような線状のパターンにおいて、細胞が浸潤していく面積や距離を測定することにより、実施できる。   Observation of cell movement includes measurement of the speed of cell movement, as well as observation of the migration direction, cell morphology during migration, and connections between surrounding cells. Measurement of the speed at which the cells move can be carried out by measuring the area and distance in which the cells infiltrate in a pattern, for example, a linear pattern such as a comb tooth portion.

本発明の細胞培養用基板において、櫛歯部のような線状のパターンにおいて櫛歯部の幅が狭いと、導電性領域上の細胞接着阻害性領域近傍の導電性領域上の細胞接着性領域は面積が小さくなり、遊走に関与できる細胞の数は少なくなってしまう。しかし、絶縁性領域上においても細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域が隣り合うように形成されている場合は、導電性領域上の細胞接着阻害性領域近傍の絶縁性領域上の細胞接着性領域に接着した細胞も遊走に関与することができるため、結果として遊走に関与できる細胞の総数が増え、遊走評価を有利に実施できる。   In the cell culture substrate of the present invention, when the width of the comb teeth portion is narrow in a linear pattern such as a comb tooth portion, the cell adhesion region on the conductive region in the vicinity of the cell adhesion inhibitory region on the conductive region Becomes smaller in area and fewer cells can participate in migration. However, if the cell adhesion region and the cell adhesion inhibitory region are formed adjacent to each other on the insulating region, the cell adhesion on the insulating region near the cell adhesion inhibitory region on the conductive region Since cells adhered to the region can also participate in migration, the total number of cells that can participate in migration increases as a result, and migration evaluation can be advantageously performed.

以下、本発明の細胞培養用基板および細胞遊走試験法の一実施形態について、図を参照することにより説明する。
図1の(1)〜(3)に本発明の細胞培養用基板の製造方法の一実施形態が示されている。まず、(1)に示すように、基材上に導電性領域(b)と絶縁性領域(a)を、導電性領域が、複数の櫛歯部(c)と各櫛歯部を支持する基部(d)とからなる櫛形にパターニングされるように形成する。続いて、(2)に示すように、基材の全面に、炭素酸素結合を有する有機化合物を含む細胞接着阻害性の親水性膜を形成する。そして、(3)に示すように、親水膜をパターン状に(細胞接着阻害性領域が櫛歯部に直交する細長形状(ライン形)の領域となるように)酸化処理および/または分解処理して細胞接着性に改変させる。これにより、導電性領域上において細胞接着性領域(b)と細胞接着阻害性領域(b’)とが隣り合っており、絶縁性領域上において細胞接着性領域(a)と細胞接着阻害性領域(a’)とが隣り合っている、細胞培養用基板が得られる。
Hereinafter, an embodiment of a cell culture substrate and a cell migration test method of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 (1) to (3) in FIG. 1 show an embodiment of the method for producing a cell culture substrate of the present invention. First, as shown in (1), a conductive region (b) and an insulating region (a) are supported on a substrate, and the conductive region supports a plurality of comb teeth (c) and each comb tooth. It forms so that it may be patterned in the comb shape which consists of a base (d). Subsequently, as shown in (2), a cell adhesion-inhibiting hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond is formed on the entire surface of the substrate. Then, as shown in (3), the hydrophilic film is oxidized and / or decomposed in a pattern (so that the cell adhesion-inhibiting region becomes an elongated (line-shaped) region orthogonal to the comb tooth portion). To modify cell adhesion. Thereby, the cell adhesive region (b) and the cell adhesion inhibitory region (b ′) are adjacent to each other on the conductive region, and the cell adhesive region (a) and the cell adhesion inhibitory region on the insulating region. A substrate for cell culture in which (a ′) is adjacent is obtained.

図1の(3’)〜(5’)に本発明の細胞遊走試験法の一実施形態が示されている。まず、(3’)に示されるとおり、細胞培養用基板に細胞を播種し、細胞接着性領域に細胞(e)を接着させる。続いて、導電性領域に電圧、好ましくは正電圧を印加することによって(A)、導電性領域上の細胞接着阻害性領域(b’)を細胞接着性領域(b)に改変させる(4’)。そして、導電性領域上の細胞接着性領域に接着している細胞が、細胞接着性領域に改変した領域へと移動する様子を観察する(5’)。   One embodiment of the cell migration test method of the present invention is shown in (3 ') to (5') of FIG. First, as shown in (3 '), cells are seeded on a cell culture substrate, and the cells (e) are adhered to the cell adhesion region. Subsequently, by applying a voltage, preferably a positive voltage, to the conductive region (A), the cell adhesion-inhibiting region (b ′) on the conductive region is changed to the cell adhesive region (b) (4 ′). ). Then, it is observed that the cells adhering to the cell adhesive region on the conductive region move to the region modified to the cell adhesive region (5 ').

(他の実施形態)
本発明の細胞培養用基板の他の好ましい実施形態について図3〜7を参照して説明する。この実施形態における、細胞培養用基板を製造するための材料及び方法、細胞培養用基板の形状、細胞培養の方法、細胞培養の条件や用いる試薬、培養される細胞、印加電圧、電圧印加の方法等の諸条件は、この節において特に規定していない限り、本発明の他の実施形態について述べた諸条件と同様である。
(Other embodiments)
Another preferred embodiment of the cell culture substrate of the present invention will be described with reference to FIGS. Materials and methods for manufacturing a cell culture substrate, shape of the cell culture substrate, cell culture method, cell culture conditions and reagents used, cells to be cultured, applied voltage, voltage application method in this embodiment These conditions are the same as those described for the other embodiments of the present invention unless otherwise specified in this section.

図3(b)に図示するように、この実施形態に係る細胞培養基板30は、基板上に少なくとも1つの線状導電性領域31を含み、線状導電性領域31の長さ方向に沿う両側には絶縁性領域32が配置されている。線状導電性領域31の、1つ又は長さ方向位置が異なる2つ以上の位置に、線状導電性領域の各位置における部分を少なくとも一部(一部又は全部)に含むように細胞接着性領域33が形成されている。図3〜7において、太枠は細胞接着性領域の外縁部を示し、枠外の領域が細胞接着阻害性領域を示す。複数の細胞接着性領域が存在する場合は、相互に離れて配置されている。図3〜6に示すように、線状導電性領域31、50、60の各位置における部分が前記細胞接着性領域33、62の一部である場合には、該細胞接着性領域33、62には、残部として、該部分に隣接する絶縁性領域32、55、61の部分が更に含まれる。ただし、図7を参照して後述するように、細胞接着性領域73の全部が、各位置における線状導電性領域(幅広部71)となるように形成されてもよい。この場合は、線状導電性領域は、細胞接着性領域に対応する長さ方向位置において細胞接着性領域の幅に応じた幅となるように形成される。線状導電性領域31、及び、絶縁性領域32のうち、前記細胞接着性領域33に含まれない部分(枠に囲まれていない部分)は、細胞接着阻害性領域である。各細胞接着性領域33の、該細胞接着性領域に連結する線状導電性領域31の長さ方向の寸法を細胞接着性領域の長さL、該長さ方向に対して基材平面上において直交する方向の寸法を細胞接着性領域の幅Wと定義したとき、各細胞接着性領域の長さL及び幅Wが、それぞれ独立に、1〜500μmである。線状導電性領域31のうち、細胞接着性領域に含まれない部分の線幅(該部分の、長さ方向に対して基材平面上において直交する方向の寸法)LWは0.1〜10μmであり、且つ、該線幅LWは、該部分と接続される細胞接着性領域33の幅Wよりも小さい。線状導電性領域31の細胞接着阻害性領域(図3(b)において線状導電性領域31のうち細胞接着性領域33に含まれない部分)は、好ましくは、電圧印加によって細胞接着性に改変可能である。すなわち、電圧印加時には図3(c)に示すように、予め形成されている線状導電性領域33と、線状導電性領域31の全体とが一体となって、長手方向の異なる複数の位置に、予め形成されている細胞接着性領域33に対応する幅広部を有する線状の細胞接着性領域が形成される。   As shown in FIG. 3B, the cell culture substrate 30 according to this embodiment includes at least one linear conductive region 31 on the substrate, and both sides along the length direction of the linear conductive region 31. An insulating region 32 is disposed in the area. Cell adhesion so as to include at least a part (a part or all) of a part at each position of the linear conductive region at one or two or more positions of the linear conductive region 31 having different lengthwise positions. The sex region 33 is formed. In FIGS. 3-7, a thick frame shows the outer edge part of a cell-adhesive area | region, and the area | region outside a frame shows a cell-adhesion inhibitory area | region. When there are a plurality of cell adhesion regions, they are arranged apart from each other. 3-6, when the part in each position of the linear electroconductive area | region 31, 50, 60 is a part of said cell adhesive area | region 33,62, this cell adhesive area | region 33,62 Includes the portions of the insulating regions 32, 55, and 61 adjacent to the portion as the remainder. However, as will be described later with reference to FIG. 7, the entire cell adhesive region 73 may be formed to be a linear conductive region (wide portion 71) at each position. In this case, the linear conductive region is formed to have a width corresponding to the width of the cell adhesive region at a position in the length direction corresponding to the cell adhesive region. Of the linear conductive region 31 and the insulating region 32, a portion not included in the cell adhesive region 33 (a portion not surrounded by a frame) is a cell adhesion inhibitory region. The length of each cell adhesive region 33 in the length direction of the linear conductive region 31 connected to the cell adhesive region is defined as the length L of the cell adhesive region on the substrate plane with respect to the length direction. When the dimension in the orthogonal direction is defined as the width W of the cell adhesive region, the length L and the width W of each cell adhesive region are each independently 1 to 500 μm. Of the linear conductive region 31, the line width of the portion not included in the cell adhesive region (dimension in the direction orthogonal to the length direction of the portion on the substrate plane) LW is 0.1 to 10 μm. And the line width LW is smaller than the width W of the cell adhesive region 33 connected to the portion. The cell adhesion-inhibiting region of the linear conductive region 31 (the portion of the linear conductive region 31 that is not included in the cell adhesive region 33 in FIG. 3B) is preferably made cell-adhesive by voltage application. It can be modified. That is, when a voltage is applied, as shown in FIG. 3C, the linear conductive region 33 formed in advance and the entire linear conductive region 31 are integrated into a plurality of positions in different longitudinal directions. In addition, a linear cell adhesive region having a wide portion corresponding to the cell adhesive region 33 formed in advance is formed.

本発明のこの実施形態では細胞接着領域33は、培養しようとする細胞が1〜数個、例えば1〜3個、好ましくは1又は2個、特に好ましくは1個、のみ接着することが可能な寸法、形状、面積を有することが好ましい。この目的を達成するために、細胞接着性領域33の寸法、形状、面積を、培養しようとする細胞の種類に応じて適宜決定することができる。細胞接着性領域33の上記の定義による長さL及び幅Wは、通常は1〜500μmであり、好ましくは10〜200μmであり、より好ましくは25〜50μmである。細胞接着領域の長さと幅の比は特に限定されないが、通常は、細胞接着領域の長さを1としたときに、細胞接着領域の幅は0.5〜2であり、好ましくは0.7〜1.5であり、より好ましくは0.8〜1.3であり、特に好ましくは0.95〜1.05であり、最も好ましくは1である。細胞接着領域の形状として図3〜7では正方形を例示するが、特に限定されず、正方形、長方形、菱形、平行四辺形等の四角形、三角形、五角形、六角形、又はそれ以上の角を有する多角形、真円、楕円、長円等の円形が挙げられる。細胞接着領域の長さ及び幅がそれぞれ1〜500μmである場合は、細胞接着領域が四角形であれば面積は1〜250,000μm、円形であれば約0.8〜196,350μmとなる。細胞接着領域の面積は好ましくは50〜40,000μm、より好ましくは625〜2,500μm(円形の場合は490〜1963μm)である。 In this embodiment of the present invention, the cell adhesion region 33 can adhere to only 1 to several cells, for example 1 to 3, preferably 1 or 2, particularly preferably 1, cells to be cultured. It preferably has dimensions, shapes and areas. In order to achieve this object, the size, shape, and area of the cell adhesive region 33 can be appropriately determined according to the type of cells to be cultured. The length L and the width W according to the above definition of the cell adhesive region 33 are usually 1 to 500 μm, preferably 10 to 200 μm, and more preferably 25 to 50 μm. The ratio of the length and width of the cell adhesion region is not particularly limited. Usually, when the length of the cell adhesion region is 1, the width of the cell adhesion region is 0.5 to 2, preferably 0.7. It is -1.5, More preferably, it is 0.8-1.3, Especially preferably, it is 0.95-1.05, Most preferably, it is 1. 3 to 7 exemplify a square as the shape of the cell adhesion region, but it is not particularly limited, and there are many squares, rectangles, rhombuses, parallelograms and other squares, triangles, pentagons, hexagons, or more corners. A circular shape such as a square, a perfect circle, an ellipse, and an ellipse can be given. When the length and width of each cell adhesion region are 1 to 500 μm, the area is 1 to 250,000 μm 2 if the cell adhesion region is square, and about 0.8 to 196,350 μm 2 if it is circular. . Area of cell adhesion region is preferably 50~40,000μm 2, more preferably 625~2,500μm 2 (490~1963μm 2 in the case of circular).

線状導電性領域の線幅LWは、好ましくは0.1〜20μmであり、より好ましくは0.1から10μmであり、特に好ましくは1〜5μmである。線幅LWがこの範囲内であるとき、予め形成される細胞接着領域に接着した細胞が、伸張することができるが遊走することはできない幅となる。具体的には、培養される細胞の種類に応じて適宜決定することができる。また、細胞接着領域に接着した細胞が、伸張することができるが遊走することはできないようにするために、線状導電性領域の線幅LWは、予め形成される細胞接着領域33の幅Wよりも小さく形成されている。例えば、細胞接着領域の幅Wを1としたとき、該細胞接着領域に接続される線状導電性領域の線幅LWは、好ましくは0.2以下、より好ましくは0.01〜0.2とすることができる。   The line width LW of the linear conductive region is preferably 0.1 to 20 μm, more preferably 0.1 to 10 μm, and particularly preferably 1 to 5 μm. When the line width LW is within this range, the cell adhered to the cell adhesion region formed in advance has a width that can expand but cannot migrate. Specifically, it can be appropriately determined according to the type of cells to be cultured. Further, in order to prevent cells adhered to the cell adhesion region from expanding but not migrating, the line width LW of the linear conductive region is set to the width W of the cell adhesion region 33 formed in advance. It is formed smaller than. For example, when the width W of the cell adhesion region is 1, the line width LW of the linear conductive region connected to the cell adhesion region is preferably 0.2 or less, more preferably 0.01 to 0.2. It can be.

線状導電性領域の形状は直線状であってもよいし曲線状であってもよい。更に、後述する通り複数の線状導電性領域が組み合わされて樹状、網目状、格子状等の任意の形状を形成していてもよい。   The shape of the linear conductive region may be linear or curved. Furthermore, as described later, a plurality of linear conductive regions may be combined to form an arbitrary shape such as a tree shape, a mesh shape, or a lattice shape.

線状導電性領域の長さ方向位置が異なる2つ以上の位置に細胞接着性領域が形成される実施形態では、線状導電性領域の、2つの細胞接着性領域の間を連絡する部分の長さは培養される細胞の種類に応じて適宜決定することができ、通常は10μm〜10mmであり、好ましくは50〜200μmである。神経細胞の培養に用いる場合には、軸索の伸張能力が高いことを考慮すれば、上記長さを100mm〜30cmとしてもよい。   In the embodiment in which the cell adhesive region is formed at two or more positions where the lengthwise position of the linear conductive region is different, the portion of the linear conductive region that communicates between the two cell adhesive regions The length can be appropriately determined according to the type of cells to be cultured, and is usually 10 μm to 10 mm, preferably 50 to 200 μm. When used for culturing nerve cells, the length may be set to 100 mm to 30 cm in consideration of high axon extension ability.

この実施形態に係る本発明の細胞培養用基板は、例えば、図3(a)に示すように、基板表面上に線状導電性領域31と、絶縁性領域32を形成し、これらの領域を備えた基材表面の全面に、親水性膜等を形成して細胞接着阻害性とする。次いで図3(b)に示すように、親水膜をパターン状に酸化処理及び/又は分解処理して、1個又は複数個の細胞接着性領域33を形成する。   As shown in FIG. 3A, for example, the substrate for cell culture of the present invention according to this embodiment forms a linear conductive region 31 and an insulating region 32 on the substrate surface. A hydrophilic film or the like is formed on the entire surface of the provided base material to make it cell inhibitory. Next, as shown in FIG. 3B, the hydrophilic film is oxidized and / or decomposed in a pattern to form one or a plurality of cell adhesive regions 33.

この実施形態に係る本発明の細胞培養用基板30の使用方法について図4を参照して説明する。まず本発明の細胞培養用基板30に細胞40を播種し、細胞接着性領域33に細胞を接着させる(図4(a))。この場合、各細胞接着性領域33には1〜数個、例えば1〜3個、好ましくは1又は2個、特に好ましくは1個の細胞40のみが接着する。次いで図4(b)に示すように、線状導電性領域に電圧を印加することによって線状導電性領域の細胞接着阻害性領域を細胞接着性領域に改変させる。時間経過とともに、図4(c)に示すように、細胞接着性領域33に接着した細胞40の一部の形態が変化し、新たに細胞接着性となった線状導電性領域31に沿って伸長する。細胞を観察することにより、細胞の機能等を試験することができる。細胞の観察は、種々の観点から行うことができ、例えば形態変化の速度、距離、形態変化後の細胞の形状等を観察することができる。また、線状導電性領域の長さ方向位置が異なる2つ以上の位置に細胞接着性領域が形成されている本発明の基板を用いることにより、線状導電性領域を介して連絡された他の細胞との相互作用等を観察することもできる。この方法によれば、細胞−細胞間の相互作用を評価することが可能である。   A method of using the cell culture substrate 30 of the present invention according to this embodiment will be described with reference to FIG. First, the cells 40 are seeded on the cell culture substrate 30 of the present invention, and the cells are adhered to the cell adhesive region 33 (FIG. 4A). In this case, only one cell 40 adheres to each cell adhesive region 33, for example, 1 to several, for example 1 to 3, preferably 1 or 2, and particularly preferably 1 cell 40. Next, as shown in FIG. 4B, by applying a voltage to the linear conductive region, the cell adhesion-inhibiting region of the linear conductive region is changed to a cell adhesive region. As time passes, as shown in FIG. 4C, the shape of a part of the cells 40 adhered to the cell adhesive region 33 changes, and along the linear conductive region 31 that is newly cell adhesive. Elongate. By observing the cells, the function of the cells can be tested. Observation of cells can be performed from various viewpoints. For example, the speed of the morphological change, the distance, the shape of the cell after the morphological change, etc. can be observed. In addition, by using the substrate of the present invention in which the cell adhesive region is formed at two or more positions where the lengthwise position of the linear conductive region is different, it is possible to communicate through the linear conductive region. It is also possible to observe the interaction with other cells. According to this method, it is possible to evaluate the cell-cell interaction.

上記方法はまた、回路状の細胞構築物を形成するために用いることもできる。図4(c)に示すように、線状導電性領域の長さ方向位置が異なる2つ以上の位置に細胞接着性領域を形成する本発明の基板を用い、電圧を印加した状態で細胞40を培養することにより、細胞接着性領域33に接着した細胞40の一部が形態変化を生じ、新たに細胞接着性となった線状導電性領域に沿って伸長し、線状導電性領域を介して連絡された他の細胞との間に、連絡部41を形成する。この方法が適用される細胞は特に限定されない。例えば、培養細胞として神経細胞を用い、新たに細胞接着性となった線状導電性領域に沿った軸索伸張を誘導することにより、所望の形状の神経回路網を形成することが可能である。   The above method can also be used to form a circuit-like cell construct. As shown in FIG. 4 (c), the cell 40 is formed in a state where a voltage is applied using the substrate of the present invention in which the cell-adhesive regions are formed at two or more positions where the lengthwise positions of the linear conductive regions are different. By culturing, a part of the cells 40 adhered to the cell adhesive region 33 undergoes a morphological change and extends along the linear conductive region that has newly become cell adhesive. The communication part 41 is formed between the other cells communicated via. The cell to which this method is applied is not particularly limited. For example, it is possible to form a neural network of a desired shape by using a nerve cell as a cultured cell and inducing axonal extension along a linear conductive region that is newly cell-adhesive. .

本発明のように、細胞の播種後に細い線状の細胞接着性領域を新たに形成する場合には、予め細い線状の細胞接着性領域が形成された基板に細胞を播種する場合と比べて、細胞播種時に余計な細胞が線状領域上へ付着してしまう可能性を減らすことが可能であると考えられる。   As in the present invention, when a thin linear cell adhesive region is newly formed after seeding of cells, compared to the case of seeding cells on a substrate on which a thin linear cell adhesive region has been previously formed. It is considered possible to reduce the possibility that extra cells adhere to the linear region during cell seeding.

導電性領域の全体の形状は特に限定されないが、例えば図5に示すように、複数の櫛歯部50と、各櫛歯部50を支持する基部51とからなる櫛形52にパターニングすることができる。この場合、各櫛歯部50を上記線状導電性領域として用いることができる。対抗電極として同様の形状の複数の櫛歯部54を有する櫛形の導電性領域53を形成し、櫛歯部50と54とが交互にかみ合った状態に配置することができる。図5(a)には装置の全体図を示し、図5(b)には図5(a)枠内の拡大図を示す。   Although the overall shape of the conductive region is not particularly limited, for example, as shown in FIG. 5, the conductive region can be patterned into a comb shape 52 including a plurality of comb teeth portions 50 and a base portion 51 that supports each comb tooth portion 50. . In this case, each comb-tooth portion 50 can be used as the linear conductive region. As a counter electrode, a comb-shaped conductive region 53 having a plurality of comb-tooth portions 54 having the same shape can be formed, and the comb-tooth portions 50 and 54 can be arranged alternately. FIG. 5A shows an overall view of the apparatus, and FIG. 5B shows an enlarged view in the frame of FIG. 5A.

線状導電性領域の数および配置は特に限定されない。例えば図6に示すように、複数の線状導電性領域60が格子状に配置されていてもよい。この場合、例えば格子の交点の位置を含むように細胞接着性領域62を形成することができる。この実施形態においても、電圧を印加することにより、線状導電性領域60を細胞接着性に改変することができる(図6(c))。   The number and arrangement of the linear conductive regions are not particularly limited. For example, as shown in FIG. 6, a plurality of linear conductive regions 60 may be arranged in a lattice pattern. In this case, for example, the cell adhesive region 62 can be formed so as to include the position of the intersection of the lattice. Also in this embodiment, the linear conductive region 60 can be modified to cell adhesiveness by applying a voltage (FIG. 6C).

図3〜6では、細胞接着性領域が、線状導電性領域の一部と、該一部に隣接する絶縁性領域の一部を含むように形成される実施形態を示す。しかしながら細胞接着性領域は、その全体が導電性領域であってもよい。例えば図7(a)に示すように、長さ方向の異なる位置に複数の幅広部71を備えた線状導電性領域70を形成する。細胞接着性領域73を幅広部71と一致するように形成し(図7(b))、電圧を印加することにより、線状導電性領域70を細胞接着性に改変することができる(図7(c))。   3 to 6 show an embodiment in which the cell adhesive region is formed so as to include a part of the linear conductive region and a part of the insulating region adjacent to the part. However, the entire cell adhesive region may be a conductive region. For example, as shown in FIG. 7A, a linear conductive region 70 having a plurality of wide portions 71 is formed at different positions in the length direction. The cell adhesive region 73 is formed so as to coincide with the wide portion 71 (FIG. 7B), and the linear conductive region 70 can be altered to cell adhesiveness by applying a voltage (FIG. 7). (C)).

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は実施例の範囲に限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to the range of an Example.

1.電極基材の作製
10cm角の無アルカリガラス上に酸化インジウム錫(ITO)を150nmにスパッタ製膜し、レジスト塗布、フォトマスクを介した露光、現像、エッチングを経て、線幅100μmの櫛型ITO電極基材を準備した(図1(1))。
1. Preparation of electrode substrate Indium tin oxide (ITO) is sputtered to a thickness of 150 nm on 10 cm square alkali-free glass, resist coating, exposure through a photomask, development, and etching, and then a comb-shaped ITO with a line width of 100 μm An electrode substrate was prepared (FIG. 1 (1)).

2.細胞培養用基板の作製
(一段階目の反応)
トルエン39.0g及びエポキシシランTSL8350(GE東芝シリコーン製)750μlの混合液を攪拌しながら触媒量のトリエチルアミンを加え、さらに室温で数分間攪拌した。UV洗浄したITO基材を、上記のエポキシシラン溶液に浸漬し、19時間室温で振盪した。その後、下地処理されたITO基材をエタノールで洗浄し、次いで水洗し、乾燥した。
2. Preparation of cell culture substrate (first stage reaction)
While stirring a mixed solution of 39.0 g of toluene and 750 μl of epoxysilane TSL8350 (manufactured by GE Toshiba Silicone), a catalytic amount of triethylamine was added and further stirred at room temperature for several minutes. The UV-cleaned ITO substrate was immersed in the above epoxysilane solution and shaken at room temperature for 19 hours. Thereafter, the base material treated ITO substrate was washed with ethanol, then washed with water and dried.

(二段階目の反応)
テトラエチレングリコール15gを攪拌しながら、触媒量の濃硫酸をゆっくり添加し、さらに室温で数分間攪拌した。上記のエポキシシラン処理された基材を上記のテトラエチレングリコールに浸漬し、80℃で60分間反応させた。反応後、基材をよく水洗いし、次いで乾燥した。これにより親水性薄膜が形成された基板が得られた(図1(2))。
(Second stage reaction)
While stirring 15 g of tetraethylene glycol, a catalytic amount of concentrated sulfuric acid was slowly added and further stirred at room temperature for several minutes. The epoxysilane-treated substrate was immersed in the tetraethylene glycol and reacted at 80 ° C. for 60 minutes. After the reaction, the substrate was washed thoroughly with water and then dried. Thus, a substrate on which a hydrophilic thin film was formed was obtained (FIG. 1 (2)).

(酸化処理)
表面全域に酸化チタン系光触媒を塗布したフォトマスクを作製した。フォトマスクは、250μm角の開口部が500μmピッチで形成されたスクエアパターンで、且つ、周囲に幅約1.5cmの開口部を有する5インチサイズのものを用いた。あらかじめ露光機の照度を350nmの波長で計測し、露光時間の設定の目安とした。照度は25mW/cmであった。親水性薄膜が形成されたITO基板と上記触媒付き石英板を、親水性薄膜とフォトマスクの光触媒層が対向するように、且つITO基板の櫛型導電性領域の櫛歯部とフォトマスクのスクエアパターンが直交するように設置し、フォトマスクの裏面側から光が照射されるよう露光機内に設置した。120秒間露光し、酸化処理を行った。その後、培養に使いやすいように、25mm角に切断した(図1(3))。
(Oxidation treatment)
A photomask having a titanium oxide photocatalyst applied to the entire surface was prepared. A photomask having a square pattern in which openings of 250 μm square were formed at a pitch of 500 μm and having a size of 5 inches having openings of about 1.5 cm in width around the photomask was used. The illuminance of the exposure machine was measured in advance at a wavelength of 350 nm and used as a guide for setting the exposure time. The illuminance was 25 mW / cm 2 . The ITO substrate on which the hydrophilic thin film is formed and the quartz plate with the catalyst are arranged such that the hydrophilic thin film and the photocatalyst layer of the photomask face each other, and the comb tooth portion of the comb-shaped conductive region of the ITO substrate and the square of the photomask It was installed so that the patterns were orthogonal, and installed in the exposure machine so that light was irradiated from the back side of the photomask. The film was exposed for 120 seconds to be oxidized. Then, it cut | disconnected in 25 square mm so that it might be easy to use for culture | cultivation (FIG. 1 (3)).

3.細胞培養
上記のように切断した基板をエチレンオキサイドガスで滅菌した。この基板に滅菌済みφ8mmのクローニングリングを設置し、その中に5x10個のマウス繊維芽細胞を播種した。10%血清を含むDMEM培地を用いて、37℃、5%CO濃度のインキュベータ内で24時間培養した。位相差顕微鏡で観察したところ、細胞は酸化処理された部分にのみコンフルエントの状態で接着していた(図1(3’))。
3. Cell Culture The substrate cut as described above was sterilized with ethylene oxide gas. A sterilized φ8 mm cloning ring was placed on this substrate, and 5 × 10 4 mouse fibroblasts were seeded therein. Using DMEM medium containing 10% serum, the cells were cultured for 24 hours in an incubator at 37 ° C. and 5% CO 2 concentration. When observed with a phase-contrast microscope, the cells adhered to the oxidized portion only in a confluent state (FIG. 1 (3 ′)).

4.電圧印加
上記櫛型ITOを回路に接続し、+2Vの電圧を2分間印加した。正の電圧が印加された電極上のみで、時間経過とともに、それまでフォトマスクのスクエアパターン通りに接着していた細胞が、パターンを崩しながら遊走していく様が観察された。7.5時間後には、100μm幅の電極上を100μmほど遊走していることを確認できた(図1(4’)(5’)および図2)。
4). Voltage application The comb-shaped ITO was connected to a circuit, and a voltage of +2 V was applied for 2 minutes. It was observed that cells that had adhered to the photomask square pattern migrated while breaking the pattern over time only on the electrode to which a positive voltage was applied. After 7.5 hours, it was confirmed that the cell migrated about 100 μm on an electrode having a width of 100 μm (FIGS. 1 (4 ′) (5 ′) and FIG. 2).

30:細胞培養用基板
31:導電性領域
32:絶縁性領域
33:細胞接着性領域
40:細胞
41:細胞間の連絡部
50:櫛歯部(線状導電性領域)
51:基部
52:櫛形電極
53:櫛形電極
54:対向電極櫛歯部
55:絶縁性領域
60:導電性領域
61:絶縁性領域
62:細胞接着性領域
70:導電性領域
71:導電性領域の幅広部
72:絶縁性領域
73:細胞接着性領域
30: Substrate for cell culture 31: Conductive region 32: Insulating region 33: Cell adhesive region 40: Cell 41: Intercellular connecting portion 50: Comb tooth portion (linear conductive region)
51: Base 52: Comb electrode 53: Comb electrode 54: Counter electrode comb tooth 55: Insulative region 60: Conductive region 61: Insulative region 62: Cell adhesive region 70: Conductive region 71: Conductive region Wide part 72: Insulating region 73: Cell adhesion region

Claims (18)

導電性領域と絶縁性領域とを有する基材、ならびに該導電性領域に形成された細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域、および該絶縁性領域に形成された細胞接着阻害性領域を備える細胞培養用基板であって、導電性領域において細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とが隣り合っている、前記細胞培養用基板。   A substrate having a conductive region and an insulating region, a cell adhesive region and a cell adhesion inhibitory region formed in the conductive region, and a cell comprising a cell adhesion inhibitory region formed in the insulating region The cell culture substrate, wherein the cell adhesion region and the cell adhesion inhibition region are adjacent to each other in the conductive region. 導電性領域と絶縁性領域とを有する基材、ならびに該導電性領域および該絶縁性領域にそれぞれ形成された細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とを備える細胞培養用基板であって、導電性領域において細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とが隣り合っており、絶縁性領域において細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とが隣り合っている、請求項1記載の細胞培養用基板。   A substrate for cell culture comprising a substrate having a conductive region and an insulating region, and a cell adhesive region and a cell adhesion inhibitory region formed in the conductive region and the insulating region, respectively, The cell culture substrate according to claim 1, wherein the cell adhesive region and the cell adhesion inhibitory region are adjacent to each other in the sex region, and the cell adhesive region and the cell adhesion inhibitory region are adjacent to each other in the insulating region. . 導電性領域の細胞接着阻害性領域が、導電性領域への電圧印加によって細胞接着性に改変可能である、請求項1または2記載の細胞培養用基板。   The cell culture substrate according to claim 1 or 2, wherein the cell adhesion-inhibiting region of the conductive region can be altered to cell adhesion by applying a voltage to the conductive region. 細胞接着性領域が、炭素酸素結合を有する有機化合物を含む細胞接着阻害性の親水性膜に酸化処理および/または分解処理を施して細胞接着性とした領域であり、細胞接着阻害性領域が、炭素酸素結合を有する有機化合物を含む親水性膜で形成されている、請求項1〜3のいずれか1項記載の細胞培養用基板。   The cell adhesion region is a region that is subjected to oxidation treatment and / or degradation treatment on a cell adhesion inhibitory hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond to make the cell adhesion property, and the cell adhesion inhibition region is The cell culture substrate according to any one of claims 1 to 3, which is formed of a hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond. 導電性領域が、複数の櫛歯部と各櫛歯部を支持する基部とからなる櫛形にパターニングされている、請求項1〜4のいずれか1項記載の細胞培養用基板。   The cell culture substrate according to any one of claims 1 to 4, wherein the conductive region is patterned into a comb shape comprising a plurality of comb tooth portions and a base portion supporting each comb tooth portion. 細胞接着阻害性領域が櫛歯部に直交する細長形状の領域となるようパターニングされている、請求項5記載の細胞培養用基板。   The cell culture substrate according to claim 5, wherein the cell adhesion-inhibiting region is patterned so as to be an elongated region perpendicular to the comb tooth portion. 導電性領域が形成する櫛歯部の幅が0.1〜500μmである、請求項5または6記載の細胞培養用基板。   The substrate for cell culture according to claim 5 or 6, wherein a width of a comb tooth portion formed by the conductive region is 0.1 to 500 µm. 導電性領域が形成する櫛歯部間の間隔が10〜1000μmである、請求項5〜7のいずれか1項記載の細胞培養用基板。   The cell culture substrate according to any one of claims 5 to 7, wherein a distance between comb teeth formed by the conductive region is 10 to 1000 µm. 炭素酸素結合を有する有機化合物がアルキレングリコールオリゴマーである、請求項4記載の細胞培養用基板。   The substrate for cell culture according to claim 4, wherein the organic compound having a carbon-oxygen bond is an alkylene glycol oligomer. 導電性領域が、基材表面に酸化インジウム錫の膜が存在する領域である、請求項1〜9のいずれか1項記載の細胞培養用基板。   The cell culture substrate according to any one of claims 1 to 9, wherein the conductive region is a region in which a film of indium tin oxide is present on the surface of the base material. 細胞遊走を試験する方法であって、
(i)請求項1〜10のいずれか1項記載の細胞培養用基板に細胞を播種し、細胞接着性領域に細胞を接着させる工程、
(ii)導電性領域に電圧を印加することによって導電性領域の細胞接着阻害性領域を細胞接着性領域に改変させる工程、および
(iii)導電性領域の細胞接着性領域に接着している細胞の、工程(ii)で細胞接着性領域に改変した領域への移動を観察する工程
を含む、前記方法。
A method for testing cell migration,
(I) a step of seeding cells on the cell culture substrate according to any one of claims 1 to 10 and allowing the cells to adhere to the cell adhesion region;
(Ii) a step of changing a cell adhesion-inhibiting region of the conductive region to a cell adhesive region by applying a voltage to the conductive region; and (iii) a cell adhered to the cell adhesive region of the conductive region. And observing the movement to the region modified into the cell adhesion region in step (ii).
導電性領域と絶縁性領域を有する基材の全面に、炭素酸素結合を有する有機化合物を含む細胞接着阻害性の親水性膜を形成する工程、および
導電性領域において細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とが隣り合うように、親水膜をパターン状に酸化処理および/または分解処理して細胞接着性に改変させる工程、
を含む、細胞培養用基材の製造方法。
Forming a cell adhesion-inhibiting hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond on the entire surface of a substrate having a conductive region and an insulating region; and inhibiting the cell adhesion region and cell adhesion in the conductive region A step of oxidizing and / or decomposing the hydrophilic membrane into a pattern so as to be adjacent to the sex region, and modifying it to cell adhesion,
The manufacturing method of the base material for cell cultures containing this.
導電性領域が線状導電性領域を含み、
線状導電性領域の長さ方向に沿う両側には絶縁性領域が配置されており、
線状導電性領域の、1つ又は長さ方向位置が異なる2つ以上の位置に、線状導電性領域の各位置における部分を全部又は一部に含むように細胞接着性領域が形成されており、
前記線状導電性領域の各位置における部分が前記細胞接着性領域の一部である場合には、該細胞接着性領域には、該部分に隣接する絶縁性領域の部分が更に含まれ、
線状導電性領域、及び、線状導電性領域の長さ方向に沿う両側に配置される絶縁性領域のうち前記細胞接着性領域に含まれない部分は、細胞接着阻害性領域であり、
各細胞接着性領域の、線状導電性領域長さ方向の寸法を細胞接着性領域の長さ、該長さ方向に直交する方向の寸法を細胞接着性領域の幅と定義したとき、各細胞接着性領域の長さ及び幅が、それぞれ独立に、1〜500μmであり、
線状導電性領域のうち、細胞接着性領域に含まれない部分の線幅が0.1〜10μmであり、且つ、該線幅は、該部分と接続される細胞接着性領域の幅よりも小さい、
請求項1〜10のいずれか1項記載の細胞培養用基板。
The conductive region includes a linear conductive region;
Insulating regions are arranged on both sides along the length direction of the linear conductive region,
A cell adhesive region is formed so as to include all or a part of each position of the linear conductive region at one or two or more positions of the linear conductive region at different positions in the length direction. And
When the portion at each position of the linear conductive region is a part of the cell adhesive region, the cell adhesive region further includes a portion of an insulating region adjacent to the portion,
The part not included in the cell adhesive region of the linear conductive region and the insulating region disposed on both sides along the length direction of the linear conductive region is a cell adhesion inhibitory region,
When the dimension of each cell adhesive region in the linear conductive region length direction is defined as the length of the cell adhesive region, and the dimension perpendicular to the length direction is defined as the width of the cell adhesive region, each cell The length and width of the adhesive region are each independently 1 to 500 μm,
Of the linear conductive region, the line width of the portion not included in the cell adhesive region is 0.1 to 10 μm, and the line width is larger than the width of the cell adhesive region connected to the portion. small,
The substrate for cell culture according to any one of claims 1 to 10.
導電性領域の細胞接着阻害性領域が、導電性領域への電圧印加によって細胞接着性に改変可能である、請求項13記載の細胞培養用基板。   The cell culture substrate according to claim 13, wherein the cell adhesion-inhibiting region of the conductive region can be modified to cell adhesion by applying a voltage to the conductive region. 線状導電性領域の、長さ方向位置が異なる2つ以上の位置に、細胞接着性領域が形成されている、請求項14記載の細胞培養用基板。   The cell culture substrate according to claim 14, wherein the cell adhesive region is formed at two or more positions of the linear conductive region at different positions in the length direction. 細胞を試験する方法であって、
(i)請求項14記載の細胞培養用基板に細胞を播種し、細胞接着性領域に細胞を接着させる工程、
(ii)線状導電性領域に電圧を印加することによって線状導電性領域の細胞接着阻害性領域を細胞接着性領域に改変させる工程、および
(iii)細胞接着性領域に接着している細胞を観察する工程
を含む、前記方法。
A method for testing a cell comprising:
(I) a step of seeding cells on the cell culture substrate according to claim 14, and attaching the cells to the cell adhesive region;
(Ii) a step of changing a cell adhesion-inhibiting region of the linear conductive region to a cell adhesive region by applying a voltage to the linear conductive region; and (iii) a cell adhered to the cell adhesive region. Observing the method.
回路状の細胞構築物を形成する方法であって、
(i)請求項15記載の細胞培養用基板に細胞を播種し、細胞接着性領域に細胞を接着させる工程、
(ii)線状導電性領域に電圧を印加することによって線状導電性領域の細胞接着阻害性領域を細胞接着性領域に改変させる工程、および
(iii)細胞を培養することによって、細胞接着性領域に接着している細胞に形態変化を生じさせ、工程(ii)で細胞接着性領域に改変した線状導電性領域を介して隣接する細胞間に該領域に沿った連絡部を形成させる工程
を含む、前記方法。
A method of forming a circuit-like cell construct comprising:
(I) a step of seeding cells on the cell culture substrate according to claim 15 and allowing the cells to adhere to the cell adhesion region;
(Ii) a step of modifying the cell adhesion-inhibiting region of the linear conductive region into a cell adhesive region by applying a voltage to the linear conductive region; and (iii) cell adhesion by culturing the cell. A step of causing a morphological change in cells adhering to a region and forming a connecting portion along the region between adjacent cells via the linear conductive region modified into the cell adhesive region in step (ii) Said method.
工程(i)において、細胞接着性領域1つ当たり細胞を1つ接着させる請求項16又は17記載の方法。   The method according to claim 16 or 17, wherein in the step (i), one cell is adhered per cell adhesion region.
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